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關(guān)于水輪機(jī)調(diào)速器的技術(shù)與選型探究的論文
1 前言
近些年來，水輪機(jī)被廣泛的應(yīng)用到水力發(fā)電站中，其中水輪機(jī)調(diào)速器的多調(diào)節(jié)模式、控制技術(shù)等更是為水電站的發(fā)展帶來極大的推動(dòng)作用，本文主要對(duì)水輪機(jī)調(diào)速器的技術(shù)及選型進(jìn)行研究。
2 水輪機(jī)調(diào)速器的技術(shù)研究
2.1 多調(diào)節(jié)模式
多調(diào)節(jié)模式是水輪機(jī)調(diào)速器的重要技術(shù)之一，尤其是在當(dāng)前水電站結(jié)構(gòu)發(fā)生改變的過程中， 整機(jī)組的負(fù)荷也會(huì)發(fā)生改變，在這個(gè)過程中多調(diào)節(jié)模式將會(huì)發(fā)揮出巨大的作用。 從實(shí)際中分析，多調(diào)節(jié)模式的運(yùn)行并不是針對(duì)頻率的調(diào)節(jié)，主要是針對(duì)整機(jī)組負(fù)荷的調(diào)節(jié)， 在調(diào)速器增加負(fù)荷方面做出正確的調(diào)節(jié)。 水輪機(jī)調(diào)速器在正常運(yùn)行的情況下，主要分為手動(dòng)和自動(dòng)兩種控制方式，手動(dòng)控制方式主要是在系統(tǒng)故障的情況下而使用的，一般情況下都會(huì)采用自動(dòng)的運(yùn)行方式，而在自動(dòng)運(yùn)行方式之下為了滿足不同的運(yùn)行要求，也分為開度模式、頻率模式、功率模式等三種模式，開度模式，主要是水輪機(jī)組按照給定的開度運(yùn)行，而且，開度模式下一般沒有人工死區(qū)，這樣主要是為了機(jī)組在很小的頻率范圍內(nèi)波動(dòng)，這樣才能確保機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行；頻率模式，水路級(jí)輪機(jī)組主要是按照給定的頻率運(yùn)行，而且在該模式下也無人工死區(qū)，同時(shí)在水輪機(jī)組并網(wǎng)前，調(diào)速器應(yīng)以頻率模式運(yùn)行；功率模式，主要以給定的功率運(yùn)行，而在該運(yùn)行模式下，是有人工死區(qū)的。 以上所提到的三種模式是水輪機(jī)調(diào)速器技術(shù)的重要組成部分， 具體的應(yīng)用要結(jié)合實(shí)際情況來定，這樣才能充分體現(xiàn)出各個(gè)運(yùn)行模式的優(yōu)勢(shì)。
2.2 控制技術(shù)研究
控制技術(shù)是水輪機(jī)調(diào)速器技術(shù)的重要組成部分，主要分為開機(jī)控制、導(dǎo)葉控制等兩方面。 開機(jī)控制主要是設(shè)置兩個(gè)啟動(dòng)開度，①為相應(yīng)水龍頭下的空載開度值，②為相應(yīng)水龍頭下的空載開度的 150%,在水輪機(jī)調(diào)速器接收到開機(jī)命令的情況下，將會(huì)從第二個(gè)啟動(dòng)開度，并逐漸提升水輪機(jī)組的轉(zhuǎn)速，直到轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速 90%Nr 的情況下，將會(huì)開啟第一啟動(dòng)開度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)頻率的跟蹤功能，使水輪機(jī)組的轉(zhuǎn)速逐漸接近系統(tǒng)的頻率，將準(zhǔn)備并網(wǎng)發(fā)電。 當(dāng)然，開機(jī)控制運(yùn)行的過程中，需要注意應(yīng)根據(jù)運(yùn)行工況來整定導(dǎo)葉開啟的拐點(diǎn)、斜率、啟動(dòng)開度等聯(lián)值。 另外，在導(dǎo)葉關(guān)閉的過程中，應(yīng)根據(jù)水輪機(jī)組的負(fù)荷以及緊急停機(jī)時(shí)間的水壓特性等進(jìn)行分析，全面滿足調(diào)保的計(jì)算要求，避免或降低水輪機(jī)轉(zhuǎn)速上升過高的現(xiàn)象。 在機(jī)組低水頭運(yùn)行的情況下，甩負(fù)荷或緊急停機(jī)時(shí)間來關(guān)閉導(dǎo)葉的時(shí)間可能會(huì)長，帶動(dòng)的最大限制負(fù)荷開度較大，而在這個(gè)過程中的水輪機(jī)組的轉(zhuǎn)速就會(huì)提升的較高，為了避免轉(zhuǎn)速提升過高對(duì)水輪機(jī)的使用壽命帶來影響，應(yīng)適當(dāng)?shù)恼{(diào)整導(dǎo)葉的關(guān)閉時(shí)間，這樣才能將分段關(guān)閉點(diǎn)進(jìn)行滯后投入，從而有效的保障水輪機(jī)組調(diào)速器的運(yùn)行效率。
3 水輪機(jī)調(diào)速器的選型研究
3.1 人機(jī)界面
對(duì)于水輪機(jī)的應(yīng)用極為廣泛，尤其是在水利發(fā)電中占有著舉足輕重的地位，而調(diào)速器的設(shè)置將會(huì)對(duì)機(jī)組的正常運(yùn)行效率帶來直接的影響，同時(shí)也能夠有效的對(duì)參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)以及故障的顯示等。 人機(jī)界面作為水輪機(jī)調(diào)速器的重要組成部分，在對(duì)水輪機(jī)調(diào)速器進(jìn)行選型的過程中，應(yīng)將其作為選型的重要參考因素， 由于水輪機(jī)調(diào)速器各個(gè)廠家設(shè)計(jì)的操作顯示模板的不同，而如果選擇不合理的話，就會(huì)造成主機(jī)外的連接，產(chǎn)生的顯示模板故障率會(huì)偏高，不利于水輪機(jī)調(diào)速器的正常運(yùn)行，因此，為了提高水輪機(jī)調(diào)速器的使用標(biāo)準(zhǔn)化、可靠性，應(yīng)結(jié)合水輪機(jī)調(diào)速器的實(shí)際使用情況，適當(dāng)?shù)倪x用人機(jī)界面，盡量減少微機(jī)輔助電路以及復(fù)雜的連線方式，這樣才能有效的提升水輪機(jī)組調(diào)速器的運(yùn)行效率。
3.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是水輪機(jī)組調(diào)速器的重要組成部分，水輪機(jī)組調(diào)速器的選型應(yīng)將其列入到選型參考標(biāo)準(zhǔn)中。 具體的選擇相關(guān)人員應(yīng)結(jié)合水輪機(jī)組調(diào)速器的實(shí)際使用情況來分析，就電站的發(fā)展特點(diǎn)來看， 主要選擇為微機(jī)調(diào)節(jié)器和電液隨動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，或是選擇電機(jī)伺服裝置+微機(jī)調(diào)節(jié)器+機(jī)械液壓隨動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等兩種選擇方式。 通過大量的實(shí)踐證明，這兩種選擇方式非常適用于電站的水輪機(jī)調(diào)速器的使用和運(yùn)行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的選型，對(duì)確保系統(tǒng)運(yùn)行的安全性以及提高水輪機(jī)調(diào)速器運(yùn)行的可靠性、效率性等給予一定的幫助。
3.3 技術(shù)指標(biāo)
在水輪機(jī)調(diào)速器選型的過程中， 需要做好技術(shù)指標(biāo)的控制，如，轉(zhuǎn)速死區(qū)指標(biāo)應(yīng)小于 0.08%;機(jī)組自動(dòng)空載頻率的擺動(dòng)值應(yīng)<士 0.25%;導(dǎo)葉接力器的實(shí)踐應(yīng)<0.3s;備用電源的切換，以及手動(dòng)運(yùn)行模式和自動(dòng)運(yùn)行模式切換時(shí)的導(dǎo)水葉開度變化應(yīng)<±1%;在水輪機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的情況下，導(dǎo)葉波動(dòng)應(yīng)<±5%等。
因此，水輪機(jī)調(diào)速器的選型非常關(guān)鍵，選型過程中必須要結(jié)合實(shí)際的使用情況以及各個(gè)技術(shù)指標(biāo)等進(jìn)行選擇，這樣才能確保水輪機(jī)調(diào)速器使用的適宜性。
4 結(jié)語
總之，在水輪機(jī)調(diào)速器使用的過程中，需要結(jié)合實(shí)際的使用要求來選取適宜的型號(hào)， 同時(shí)在科技不斷發(fā)展的過程中，應(yīng)對(duì)水輪機(jī)調(diào)速器技術(shù)展開更深層次的研究和開發(fā)，這樣才能推動(dòng)水輪機(jī)調(diào)速器技術(shù)邁向新的階段，從而為水電站等方面提供高效的運(yùn)行功效。 通過本文對(duì)水輪機(jī)調(diào)速器的技術(shù)及選型的研究分析，作者結(jié)合自身多年的工作經(jīng)驗(yàn)，以及自身對(duì)水輪機(jī)組調(diào)速器的了解，主要從多調(diào)節(jié)模式和控制技術(shù)，以及人機(jī)界面、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、技術(shù)指標(biāo)等選型進(jìn)行分析，希望通過本文的分析，能夠進(jìn)一步提高水輪機(jī)調(diào)速器選型的優(yōu)化，確保運(yùn)行效率。
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