冲击式水轮机专用调速器的应用体会兴平

冲击式水轮机专用调速器的应用体会

冲击式水轮机专用调速器的应用体会 2011年12月09日 来源： 摘要：在中小型冲击式水轮机中，常规配置YDT等电液调速器；近些年调速器厂家研制出了冲击式水轮机专用调速器，已在不少高水头电站中投入使用，运行效果比较理想；通过对比两类调速器的使用情况，简要谈谈使用专用调速器的一些体会。 关键词：水轮机 调速器 应用体会

1　概述

冲击式水轮机适用于高水头、小流量的电站，它将来自压力管道的水，经喷嘴后转换为高速射流，切向冲击转轮，推动转轮旋转，从而带动发电机转子转动发电。为了保证水轮发电机组能顺利地并网发电，必须配置调速器，它的主要功能是在机组运行时，保持其输出的电能频率、电压稳定。通常，调速器是通过调节进人水轮机的水的流量来实现这一目的，对于冲击式水轮机来说，就是移动喷针以改变喷嘴的开度，从而改变水的流量。我厂以往生产的冲击式水轮机，一般是配置电液自动调速器，近年，调速器厂家研制出了冲击式水轮机专用调速器(以下简称冲调)，并逐渐在电站中开始应用。

2　配置电液调速器时的特点

电液自动调速器主要是指YDT、YWT型，后来发展为使用步进电机PLC的BWT调速器，它的测频放大、回复及控制部分采用电气回路来实现，而液压放大、反馈机构、作功机构则采用机械液压装置，是目前应用最广泛的调速器。

由于冲击式水轮机的压力钢管一般比较长，因此，喷针不能关闭太快，否则会产生极大的水压，危害压力管的安全，同时，又必须在极短的时间内切除射流，以防止出现飞逸，现在的机组一般采用喷针与折向器双重调节的操作机构。

电液自动调速器输出的是扭矩，通过调速轴，把调速器的转臂与水轮机的操作机构联接在一起，调速器的指令通过连杆使操作机构中的配压阀活塞左、右移动，压力油通过配压阀上的孔口，流人接力器的两侧，操纵喷针启闭。在调速轴的适当位置，另设1套拐臂、连杆来直接控制折向器，以保证折向器与喷针之间的协联关系。单喷嘴机组的这种配置已应用多年，比较可靠，能保证水轮机稳定运行。

而对于双喷嘴冲击式水轮机，在运行时要求上、下喷针能同步移动，且与折向器保持协联关系。以前，国内都采用凸轮连杆组合机构来完成这一系列动作。由于整个结构很复杂，死区较多，而且凸轮、差动配压阀等零件的加工、安装等方面容易产生误差，经常产生动作迟缓，喷针位置控制不够准确等现象，这是配置YDT普通调速器的双喷嘴冲击式水轮机无法彻底解决的问题。

3　配置冲调时的特点

冲调实际上是改进过的PLC型电液自动调速器，它分单喷嘴用调速器、双喷嘴用调速器，冲调与普通调速器的主要区别在于它输出的不是扭矩，而是压力油；由于冲击式水轮机是通过改变喷针的开度来改变其流量，喷针是作直线运动的，因此只要在喷针后设置1个接力器，控制压力油的进出方向，就能直接控制喷针的启闭，这样，就可以取消水轮机上的操作机构。为了让调速器减少过调节，使调节过程稳定，精确控制喷针的行程，要设置1个位移反馈装置。

位移反馈装置通常有机械反馈和电气反馈两种。机械反馈是用钢丝或钢带将喷针的位移信号送到调速器的回复轴上，再通过调速器内部液压系统和电气回路共同作用，使主配压阀的活塞逐渐回到平衡位置，从而使喷针达到稳定状态；而电气反馈则是通过位移传感器或电位计等电子元件将喷针的位移信号转变为电压信号，反馈到PLC的A／D接口(模数转换接口)，该数值与PLC内部的计算值进行比较，以决定喷针是开还是关。由于反馈电压的作用与频率偏差的作用正好相反，就减缓了接力器的移动速度，减小了过调节，使调节达到平衡，保证机组稳定运行。目前，国内不同厂家生产的冲调采用的反馈形式各有其特点，可根据不同的机组的具体情况，选择合适的反馈形式。

冲调的另一改进是它的软件系统，大多厂家的可编程逻辑控制器(PLC)，采用面向硬件仿真编程，采用模块结构，变参数并联PID调节原理，改变了以往采用梯形图、指令表等程序结构，其测频环节由PLC本身完成，无须单独设置测频电路，提高了测频环节的可靠性。也有厂家采用PCC(可编程计算机控制器)，它将原PLC的标准功能和工业计算机的多任务操作系统集成在一起，配以数字阀随动系统，效果也不错。

当双喷嘴机组配置冲调后，就可以取消水轮机上的凸轮连杆组合操作机构，在每个喷针后设置1个接力器，由压力油根据调速器指令直接控制喷针的启闭。由于调速器中有两套相同的液压随动系统，再根据选定的调速器反馈形式，在每个喷针后都设置相应的反馈装置，分别与一套液压随动系统相联；而折向器及其接力器由调速器中单独的1个电磁阀来控制，它与喷针不再保持协联关系，在机组正常运行时，折向器始终处于全开状态，只有在关机或紧急停机时，接力器才动作，关闭折向器；至于上、下喷针如何动作、行程多少、折向器何时关闭等等，都由PLC中的程序通过控制压力油来实现，这样整个水轮机的结构就变得异常简单，调节的可靠性也大大增强

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