水轮机调速系统仿真、测试与故障诊断装置简介

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1、水轮机调速系统仿真、测试与故障诊断装置简介一、开发水轮机调速系统仿真、测试与故障诊断装置的用途与意义随着计算机科学技术的发展及其在工业领域的应用FI趋成熟，设备维护和维修方式由传统的事后维修、定期维修和视情维修，逐渐向设备的状态检修方向发展。状态检修是一种以设备技术状态为基础的预防维修方式，它根据设备的状态检测和故障诊断所提供的信息，经过数据处理和分析來判断设备的劣化程度，并在故障发牛前有计划地进行适当的维护及维修。水伦机调节系统是由调速系统和调节对彖组成的闭坏系统（图l-l）o其中调速系统包括调速器电气部分、电液随动部分以及油压系统，调节对彖包括水轮

2、机及其冇压过水系统、发电机及电网。水轮机调节系统是水电站运行的重要组成部分之一，是具有开机、停机、并网等机组控制和转速、功率调节等功能的机-电系统。它的可靠运行直接关系到电厂甚至电网的工产质量和安全。传统模式下的计划检修和事后维修无法完全适应电厂自动化程度FI益捉高的耍求，而几其中存在的弊端显而易见。开展水轮机调速系统仿真、测试与故障诊断装置研究的垂要性和必要性可见一斑。图1-1：水轮机调节系统方框图水轮机调速系统仿真、测试与故障诊断装置（以下简称装置）是在水电站综合白动化口益完善的背景下为了适应水轮机调速系统性能测试、参数优化、故障诊断的需求而研制开

3、发。装置山基于DSP应用模板的智能设备和远程工作站组成，系统采用分布式采样处理、集中显示输出的结构，在设备內部完成全部数据采样、监测及故障功能，同时结合现场总线技术,利用工作站对智1能设备采集的数据、诊断的结果进行远程显示输出及打印输出。水轮机调速系统仿真、测试与故障诊断装置还可以作为水电厂状态检修系统的一部分。关于水电厂状态检修系统早有人提出各种设想，分布式处理的思想也是当代状态监测M检修的趋势，装置取代了原來的一台工控机，实现了対某监测対象的采样、存贮、分析、计算、特征值提取及故障诊断、高速通讯以及仿真等功能。于是对装置的设计提出了很高的要求。二、

4、装置的功能水轮机调速系统仿真、测试与故障诊断装置（以下简称“智能装置”）从功能上可以分为调速系统动态仿真、调速器性能测试和调速系统在线故障诊断三部分功能。其中，调速系统动态仿真是利用数字化的方法，分别对调速器电气系统、电液转换与液压传动机构、水轮发电机组以及电网等几个部分进行建模仿真。仿真的功能主耍是为调速器测试和调速系统故障诊断服务的，可以根据不同的需要对不同的部分进行仿真；调速器测试功能既可以利用装置的仿真功能，在车间内对调速器电气部分、调速器机械部分或调速器电气和机械整体进行测试，也可以在现场对调速器进行验收测试；调速系统故障诊断功能是在利用各种

5、检测、测量手段对调速系统状态监测的基础上，采用各种分析、判断方法，结合系统的历史和现状,考虑环境因素，对设备运行状况进行评估，判断设备是处于正常状态、异常状态或故障状态,并为设备的故障分析、性能评估、合理使用和安全工作捉供信息，准备棊础数据。1、调速系统仿真功能⑴调速器电气系统仿真根据调速器电气系统原理进行数学建模。山于目询主流调速器均采用数字处理方式，所以只需在装置内部采用和实际调速器电气部分相同的数学模型，选取相同的运行参数，即可完成建模工作。⑵调速器电液转换与液压传动机构仿真根据调速器机械液压系统的工作原理建立基本数学模型。并对实际系统进行相关测

6、试,计算出模型中的有关参数，建立调速器机械液压系统的仿真模型。同时用八可以根据自身的需耍设定模型参数。⑶水轮发电机纽及电网仿真水轮发电机组及电网是一个复杂的非线性系统，很难建立精确的数学模型，只能采用近似的线性化模型。只有在车间调试的情况卞需要水轮发电机组以及电网的仿真模型，所以不需要非常粹确的模型，利用简化的数学模型完全可以满足调速系统测试的要求。2、调速器性能测试功能调速器测试功能町以分①无实际机组和电网情况下对调速器电气和机械液压部分的测试；②无调速器电气部分、实际机组和电网的情况下对调速器机械液压部分的测试；③无调速器机液压部分、实际机组和电网

7、情况下对调速器电气部分的测试④以及在现场的验收测试等四种类型的测试功能，不同的测试对应于不同的接线方式以及软件的设置。调速器的性能测试总共可以分为以下几个部分：⑴调速器转速（测频）部分试验主要检杳调速器的转速（测频）部分的测量范围以及测量精度是否符合国家有关标准。由智能装置产生范围为0~100HZ的转速（频率）信号，输入到调速器转速（测频）部分，并对其输出转速（测频）信号进行测量范围和测量精度的检査。⑵调速器静特性试验考核调速器工作的平稳性和非线性度，测最调速器转速死区人小以及永态转芜系数的准确性。通过测量可以检杳调速器的最人非线性度，转速死区大小和永

8、态转差系数偏差，借以鉴别和改善调速器的工作性能。⑶机组开机过程试验机组自动开机过程中记录接力器