水轮机现代液压调速技术探究

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1、水轮机现代液压调速技术探究摘要：随着现代数字技术的不断发展，水轮机现代液压调速技术不断得到应用，克服了传统水轮机体积大、故障率高等缺陷。基于现代液压调速技术的水轮机采用通用的原件、标准的组合，不但提高了系统的工作压力而且缩短了制造的周期，降低了成本。文章详细的介绍了现代液压调速技术，深入的研究了其系统结构和参数设计，对现代液压技术的推广，改善水轮机动静态特性具有重要的价值。关键词：液压调速；水轮机；调节系统中图分类号：TK730.42文献标识码：A文章编号：1006-8937(2013)09-0098-02随着我国水电事业的不断发展，各

2、种大型和特大型水利发电站的相继建成大大的促进了我国电力事业的发展。水轮机是水力发电站的核心设备，其研制、生产、检修等环节关系到水电站的正常运行。近十年来，智能电网的建设对水力发电设备提出了新的要求，水轮机调速技术的可靠性、可调性、调节品质等成为影响水轮机安全稳定运行的关键因素。传统水轮机的调速技术采用液压系统，不仅消耗的功率大，产生的压力低，油耗多，而且连结管道复杂、体积庞大，无法适应水力发电行业控制设备的发展需求。近年来，基于现代液压控制理论的水轮机调速技术不断发展和完善，许多新产品在航天控制、机械加工、工程机械、电力行业得到了广泛的

3、应用。借鉴液压行业的新技术，实现水轮机的现代液压调速控制，逐步改变传统水轮机调速系统的老式结构，不仅可以降低发电成本、提高工作效率，而且可以促进我国水电行业控制设备和技术的不断发展。本文通过研究我国水轮机现代液压调速技术的发展现状，详细的介绍了其系统结构及工作原理，对促进现代液压技术在水轮机调速中的应用具有重要的理论及现实意义。1水轮机的现代液压调速技术1.1水轮机调速系统的新要求为了适应大型和巨型水力发电站和智能电网的发展需求，水轮机的调速系统需要满足以下新的发展要求。①高度的可靠性和可控性。智能电网的稳定性和鲁棒性要求接入电网的水力

4、发电设备必须具有高度的可靠性和稳定性。水轮机是水力发电站的发电设备，其控制性能必须满足可靠性和可控性的要求。可靠性一直是衡量水轮机调速系统的关键因素，应该从系统整体设计上进行改进，例如系统结构、硬件部分、软件编制、执行模块、制造工艺、安装方式、系统检测和维护等。开展新型液压控制策略的研究，探索先进控制方法在液压调速器中的应用，增强水轮机调速系统的稳定性和可控性，从而实现调速器的性能优化。②实现智能化及多目标综合控制。在水轮机运行过程中，其运行的参数需要实时的监测，以了解其运行状态。这就要求其调速器不但能够有效的实现调速和控制功能，而且还

5、应该具有功能扩展、故障定位、自我修复和及时预警等功能。实现水轮机运行状态的在线监测和远程调控需要计算机、通信等多个领域的支持，因此，如何借助计算机技术。使调速器更加智能化、综合化是一种重要的课题。此外，根据功率、相关检测信号、相位差等信息实现多目标综合控制也是水轮机液压调速系统需要满足的一个重要性能。①实现标准化、高压化和集成化。传统液压调速器存在体积大、能耗高、压力小的缺陷，实现调速器生产的标准化、集成化，提高其输出压力对提高其性能具有重要的作用。中小型液压调速器采用现代电液控制技术可以大幅度提高工作油压，缩小设备的体积，减轻重量并简

6、化其结构。因此，将现代电液技术应用到水轮机调速系统中，研制结构简单、体积小、重量轻、高度集成化、稳定可靠、便于维护的新型调速器，是促进调速器性能优化的有效途径。1.2基于现代液压技术的水轮机调节系统目前，我国水轮机液压调速技术已经得到了很大发展，其数字化、自动化、智能化水平已经得到显著的提高，主要体现在以下几个方面：首先，采用工业控制机、可编程逻辑控制器、可编程计算机等作为电气柜的核心，大大的提高了我国液压调速设备的质量。其次，采用现代液压调速技术，结合微机调节器和电液随动系统，提高了调速器的动静态特性。第三，采用数控技术中发展较成熟的

7、步进电机、交流伺服电机以及直流伺服电机作为调速器的转换部件，构建了具有我国自主知识产权的伺服电机控制液压调速新系统，该系统具有结构简单、可靠性高以及较强的抗油污能力，特别适用于油质清洁度无法保证和管理水平较低的水力发电站使用。第四，采用具有强大运算、记忆和逻辑判断能力的微型计算机，并集成了通讯模块，不仅可以实现调速器的实时监控和与上位机的通讯功能，而且可以实现故障检测和自我修复，其容错性能和可靠性大大的提高。第五，人机交互界面采用具有较高分辨率的彩色触摸屏，可以实现对调速器运行状态、运行参数、监测数据的动态查询，大大提高了调速器的可控性

8、。现代液压调速技术的主要特征之一是要有较高的输出压力，传统液压调速系统中，一般的输出压力在2.5MPa以下。20世纪80年代以来，水轮机液压调节器的工作压力虽然可以提高到4.0MPa或6.3MPa的水平，但