小知識(shí)水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)

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1、什么是水輪機(jī)調(diào)速器？水輪機(jī)調(diào)速器的作用是什么？答：水輪機(jī)調(diào)節(jié)是通過(guò)水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)根據(jù)機(jī)組轉(zhuǎn)速的變化不斷地改變水輪機(jī)過(guò)流量來(lái)實(shí)現(xiàn)的。水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)是由調(diào)節(jié)控制器、液壓隨動(dòng)系統(tǒng)和調(diào)節(jié)對(duì)象組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)（如圖1-1）。通常把調(diào)節(jié)控制器和液壓隨動(dòng)系統(tǒng)統(tǒng)稱(chēng)為水輪機(jī)調(diào)速器。圖1-1??水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)構(gòu)成圖水輪機(jī)調(diào)速器作用是保證水輪發(fā)電機(jī)的頻率穩(wěn)定、維持電力系統(tǒng)負(fù)荷平衡，并根據(jù)操作控制命令完成各種自動(dòng)化操作，是水電站的重要基礎(chǔ)控制設(shè)備。水輪機(jī)調(diào)速器的發(fā)展歷程是怎樣的？水輪機(jī)調(diào)速器問(wèn)世以來(lái)，水輪機(jī)調(diào)速器先后經(jīng)歷了三代的發(fā)展：水壓放大、油壓放大式的機(jī)械式液壓調(diào)速器（20世紀(jì)初-20世

2、紀(jì)50年代）、模擬電路加液壓隨動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)成的電液式調(diào)速器（20世紀(jì)50年代-20世紀(jì)80年代）和微機(jī)調(diào)節(jié)器配以相應(yīng)的機(jī)械液壓系統(tǒng)構(gòu)成的微機(jī)調(diào)速器（20世紀(jì)80年代至今）。目前微機(jī)調(diào)速器以可靠性高、操作簡(jiǎn)便全面取代其他類(lèi)型的調(diào)速器。水輪機(jī)調(diào)速器調(diào)速器有哪些類(lèi)型？如何劃分？水輪機(jī)調(diào)速器的分類(lèi)方法較多，按調(diào)節(jié)規(guī)律可分為PI和PID調(diào)速器；按系統(tǒng)構(gòu)成分為機(jī)械式調(diào)速器（機(jī)械飛擺式）、電液式調(diào)速器及微機(jī)調(diào)速器；實(shí)際應(yīng)用中常用是以下幾種區(qū)分方式：1、按我國(guó)水輪機(jī)調(diào)速器國(guó)家型譜以及調(diào)速器行業(yè)規(guī)范，調(diào)速器分為：中、小型調(diào)速器；沖擊式調(diào)速器；大型調(diào)速器等。中、小型調(diào)速器以調(diào)速功大小來(lái)區(qū)分，沖

3、擊式調(diào)速器以噴針及折向器數(shù)目來(lái)區(qū)分，大型調(diào)速器以主配壓閥名義直徑來(lái)區(qū)分。調(diào)速器分類(lèi)表小型調(diào)速器中型調(diào)速器大型調(diào)速器接力器調(diào)速功W≤1000Kg.m1000Kg.m＜W≤7500Kg.mW>7500Kg.m2、微機(jī)調(diào)速器依據(jù)調(diào)節(jié)器（電氣部分）及機(jī)械液壓系統(tǒng)（機(jī)械部分）的不同形式，有以下區(qū)分：2.1按調(diào)節(jié)器的硬件構(gòu)成有單片機(jī)、工控機(jī)、可編程控制器三大類(lèi)調(diào)節(jié)器。其中單片機(jī)、單版機(jī)構(gòu)成的調(diào)節(jié)器由于可靠性差、故障率高等多方面原因，已趨于淘汰。目前可編程控制器以其高度的可靠性成為調(diào)節(jié)器構(gòu)成首選。2.2機(jī)械液壓系統(tǒng)依據(jù)電液轉(zhuǎn)換電液轉(zhuǎn)換方式分為：電液轉(zhuǎn)換器類(lèi)、電機(jī)類(lèi)、比例伺服閥類(lèi)、數(shù)字

4、閥類(lèi)。其中電液轉(zhuǎn)換器類(lèi)已基本為市場(chǎng)淘汰，其他幾種均有不同廠家生產(chǎn)。3、按照調(diào)速器的適用機(jī)組類(lèi)型分為：沖擊式調(diào)速器、單調(diào)、雙調(diào)。沖擊式調(diào)速器適用于沖擊式水輪發(fā)電機(jī)組；單調(diào)適用于無(wú)輪葉調(diào)節(jié)的混流式、軸流定槳式等水輪發(fā)電機(jī)組；雙調(diào)適用于有輪葉調(diào)節(jié)的軸流轉(zhuǎn)槳式、燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組。調(diào)速器德操作功如何計(jì)算？調(diào)速器的大小依據(jù)操作功確定，操作功的計(jì)算有多種方法，最簡(jiǎn)單的估算公式為：注：沖擊式不能用該公式Q：機(jī)組額定流量，m3/sH：額定水頭，mD：轉(zhuǎn)輪直徑，mW：操作功，kg.m微機(jī)調(diào)速器的調(diào)節(jié)器（電氣部分）如何選型？目前微機(jī)調(diào)速器的調(diào)節(jié)器硬件構(gòu)成有單片機(jī)、工控機(jī)、可編程控制器三

5、大類(lèi)調(diào)節(jié)器。單片機(jī)、單板機(jī)是微機(jī)調(diào)速器早期的調(diào)節(jié)器產(chǎn)品，系各調(diào)速器廠家根據(jù)調(diào)速系統(tǒng)任務(wù)需要，選擇如8051、8086、8096等微控制器（MCU）為硬件基礎(chǔ)，自行設(shè)計(jì)線路板構(gòu)成調(diào)節(jié)器。由于可靠性低、抗干擾能力差等原因，故障率高。為提高調(diào)節(jié)器的可靠性，減少故障率，后提出以雙機(jī)冗余方式構(gòu)成雙微機(jī)調(diào)節(jié)器，但由于缺乏專(zhuān)業(yè)的抗干擾設(shè)計(jì)，生產(chǎn)上又缺乏嚴(yán)格的元器件老化、篩選過(guò)程以及嚴(yán)格的焊接工藝保證等多方面原因，未能根本解決可靠性問(wèn)題。因此逐步退出了市場(chǎng)，但由于成本低廉，依然有些廠家生產(chǎn)。后隨著基于IPC（工業(yè)控制微機(jī)）和PLC（可編程邏輯控制器）等通用處理器平臺(tái)的不斷發(fā)展完善。國(guó)內(nèi)

6、迅速的將可靠性能高的IPC和PLC等通用微機(jī)平臺(tái)應(yīng)用于水輪機(jī)調(diào)速器領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了調(diào)節(jié)器的硬件可靠性的進(jìn)步，放棄了以單板機(jī)、單片機(jī)及基于8098、8086等的雙微機(jī)作為主機(jī)硬件平臺(tái)的專(zhuān)用調(diào)節(jié)器之路。IPC（工業(yè)控制微機(jī)）是通過(guò)對(duì)個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）的板路、內(nèi)存以及機(jī)箱等進(jìn)行專(zhuān)門(mén)電磁兼容設(shè)計(jì)，使它能應(yīng)用于環(huán)境惡劣的工業(yè)控制環(huán)境的PC。其特點(diǎn)是：程序移植性強(qiáng)；能實(shí)現(xiàn)多任務(wù)并發(fā)等。但由于其硬件設(shè)計(jì)還是基于商用個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）的總線結(jié)構(gòu)，而且軟件平臺(tái)必須基于windows或liux等操作系統(tǒng)上，因此其可靠性還是比完全針對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)的PLC（可編程邏輯控制器）少一個(gè)數(shù)量級(jí)。正是由于

7、這個(gè)原因，近年各IPC（工業(yè)控制微機(jī)）廠家紛紛推出按PLC總線構(gòu)架的工業(yè)控制微機(jī)（PCC）。與常規(guī)PLC相比較，PCC最大的特點(diǎn)在于其類(lèi)似于大型計(jì)算機(jī)的分時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)，支持多任務(wù)并發(fā)處理。其可靠性到?jīng)]有很大提高。PLC（可編程邏輯控制器）是專(zhuān)門(mén)為解決工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)惡劣環(huán)境而誕生的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其高可靠性已得到廣泛的驗(yàn)證。國(guó)內(nèi)將其應(yīng)用于水輪機(jī)調(diào)速器后，以其優(yōu)異的高可靠性能立即成為調(diào)速器的主流方向。目前出現(xiàn)的各種調(diào)速器控制系統(tǒng)還沒(méi)有比PLC可靠性更高的，因此宜優(yōu)先選用PLC作為調(diào)速器的調(diào)節(jié)控制核心。調(diào)節(jié)器應(yīng)選用雙微機(jī)系統(tǒng)還是單微機(jī)系統(tǒng)？由