水轮机调速器水位调节功能探究和实践

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1、水轮机调速器水位调节功能探究和实践　　【摘要】对于库容量少、蓄水能力差的水电站，水库水位在短时间内会有很大变化，如果任凭其剧烈变化，不但影响机组的出力，而且对机组本身造成不良的影响，因此，作为电站最重要的辅机设备，水轮机调速器要做出反应，这就需要实现水位调节模式，以满足机组的安全和稳定的运行。【关键词】水位调节控制调速器接力器中图分类号：C935文献标识码：AResearchandpracticeofthewaterlevelcontrolfunctioninturbinegovernorTIANYa-j

2、unZHANGGuo-xunYUYong-zhe（TianjinDesign&ResearchInstituteofElectricDrive,300180Tianjin,China)Abstract：Forhydropowerstationwithpoorimpoundcapacityandlessstoragecapacity,waterlevelwillhaveagreatchangeinashortperiodoftime.Ifletitsradicalchange,itwillnotonlyaf

3、fecttheoutputoftheunit,butalsohasadverseeffectsontheunit.Therefore,asthemostimportantauxiliaryequipment,thegovernormust7respondforthissituation,whichneedtorealizethewaterlevelcontrolmodeandmeetthesafeandstableoperationoftheunit.Keyword：Waterleveladjust;co

4、ntrol;governor;servomotor1.概述一般情况下，水电站的上下游水位都是比较恒定的，或者变化非常缓慢，不会影响到水电站的运行。但对于某些库容量很少，蓄水能力很差，而上游来水量又变化较大的电站，在运行过程中水位的变化就可能比较迅速和剧烈，比如土耳其HIMMETLI电站，在半小时的时间里，水位变化可能达到两米以上，这样就会改变机组的运行水头，影响机组的出力，若不及时迅速地做出相应调整，任凭水位继续变化，可能对机组造成更加不利的影响。因此迫切需要实现水位控制模式，以此实现水电站优化、稳定的运

5、行方式。2.水位控制的目的和实现方式水位控制模式的具体目的：通过控制水轮发电机组的导叶开度来控制水轮机的流量，令水库水位保持不变，实现电站长期稳定运行。7在具体的实现方式上，若由监控系统来实现，则需要电站经过长时间运行后，积累大量经验运行数据，比如不同水头下，流量与有功功率的对应曲线，再通过监控系统调节有功功率，实现水位控制。由于实现以上条件需要大量运行数据，实现难度较大，因此考虑在调速器中加入“水位控制模式”，来进行水位调节。3.水位调节实现的具体方案以下是天津电气传动设计研究所有限公司研制生产的TDB

6、YWT系列的调速器在水位调节功能的具体方案。要实现该方案，监控系统方面的工作较为简单，只需从监控系统增加一根硬接线到调速器，向调速器发出水位控制模式投入、退出的命令，然后利用通讯向调速器写入实时水位值和目标水位值。调速器方面，则要通过修改程序及少量接线来实现水位的PI调节，具体实现过程如下：将调速器PLC的一个空余接点用接线连接到端子，用来接收监控硬接线发出的水位控制模式投入、退出的命令（与开机、停机等命令共用一个公共端），同时，在程序中将此空余接点作为控制水位调节模式投入/退出的标志，实现当监控的硬接点

7、闭合时，水位调节模式投入；当监控的硬接点断开时，水位调节模式退出。同时，监控通过通讯向调速器写入实时水位值和目标水位值，为调节提供依据。7程序设计方面，由于水位调节是在机组并网带上负荷之后才能进行的，因此在调速器并网后的子程序中加入一个分支，将并网指示信号作为进入此分支程序的判断条件。这样，当调速器出于空载态时，由于不执行并网后的子程序，所以无论监控的水位调节命令出于何种状态，水位调节均不投入；只有当断路器信号闭合，调速器出于并网发电状态时，才根据监控系统的信号来判断水位调节模式的投入和退出。4.水位调节

8、的原理由于水位的变化相对较慢，因此只需运用比例和积分（PI）调节方式，具体实现原理如下：当投入水位调节模式后，实际水位值和水位给定值两者相减即可得出实际水位值和水位给定值的差值ΔL，需要注意的是ΔL的符号，在频率调节模式里，若实际频率低于给定频率，则需要增大导叶开度，增加水轮机流量，使频率上升；而在水位调节模式里，若实际水位低于给定水位，则要减小导叶开度，减小水轮机流量才能实现水位的上升，因此要用实际值减去给定值，得出差值ΔL