水輪機(jī)現(xiàn)代液壓調(diào)速技術(shù)探究

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1、水輪機(jī)現(xiàn)代液壓調(diào)速技術(shù)探究摘要：隨著現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)的不斷發(fā)展，水輪機(jī)現(xiàn)代液壓調(diào)速技術(shù)不斷得到應(yīng)用，克服了傳統(tǒng)水輪機(jī)體積大、故障率高等缺陷。基于現(xiàn)代液壓調(diào)速技術(shù)的水輪機(jī)采用通用的原件、標(biāo)準(zhǔn)的組合，不但提高了系統(tǒng)的工作壓力而且縮短了制造的周期，降低了成本。文章詳細(xì)的介紹了現(xiàn)代液壓調(diào)速技術(shù)，深入的研究了其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)設(shè)計(jì)，對現(xiàn)代液壓技術(shù)的推廣，改善水輪機(jī)動靜態(tài)特性具有重要的價值。關(guān)鍵詞：液壓調(diào)速；水輪機(jī)；調(diào)節(jié)系統(tǒng)中圖分類號：TK730.42文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1006-8937(2013)09-0098-02隨著我國水電事業(yè)的不斷發(fā)展，各

2、種大型和特大型水利發(fā)電站的相繼建成大大的促進(jìn)了我國電力事業(yè)的發(fā)展。水輪機(jī)是水力發(fā)電站的核心設(shè)備，其研制、生產(chǎn)、檢修等環(huán)節(jié)關(guān)系到水電站的正常運(yùn)行。近十年來，智能電網(wǎng)的建設(shè)對水力發(fā)電設(shè)備提出了新的要求，水輪機(jī)調(diào)速技術(shù)的可靠性、可調(diào)性、調(diào)節(jié)品質(zhì)等成為影響水輪機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵因素。傳統(tǒng)水輪機(jī)的調(diào)速技術(shù)采用液壓系統(tǒng)，不僅消耗的功率大，產(chǎn)生的壓力低，油耗多，而且連結(jié)管道復(fù)雜、體積龐大，無法適應(yīng)水力發(fā)電行業(yè)控制設(shè)備的發(fā)展需求。近年來，基于現(xiàn)代液壓控制理論的水輪機(jī)調(diào)速技術(shù)不斷發(fā)展和完善，許多新產(chǎn)品在航天控制、機(jī)械加工、工程機(jī)械、電力行業(yè)得到了廣泛的

3、應(yīng)用。借鑒液壓行業(yè)的新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)水輪機(jī)的現(xiàn)代液壓調(diào)速控制，逐步改變傳統(tǒng)水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的老式結(jié)構(gòu)，不僅可以降低發(fā)電成本、提高工作效率，而且可以促進(jìn)我國水電行業(yè)控制設(shè)備和技術(shù)的不斷發(fā)展。本文通過研究我國水輪機(jī)現(xiàn)代液壓調(diào)速技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，詳細(xì)的介紹了其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理，對促進(jìn)現(xiàn)代液壓技術(shù)在水輪機(jī)調(diào)速中的應(yīng)用具有重要的理論及現(xiàn)實(shí)意義。1水輪機(jī)的現(xiàn)代液壓調(diào)速技術(shù)1.1水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的新要求為了適應(yīng)大型和巨型水力發(fā)電站和智能電網(wǎng)的發(fā)展需求，水輪機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)需要滿足以下新的發(fā)展要求。①高度的可靠性和可控性。智能電網(wǎng)的穩(wěn)定性和魯棒性要求接入電網(wǎng)的水力

4、發(fā)電設(shè)備必須具有高度的可靠性和穩(wěn)定性。水輪機(jī)是水力發(fā)電站的發(fā)電設(shè)備，其控制性能必須滿足可靠性和可控性的要求。可靠性一直是衡量水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的關(guān)鍵因素，應(yīng)該從系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)上進(jìn)行改進(jìn)，例如系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、硬件部分、軟件編制、執(zhí)行模塊、制造工藝、安裝方式、系統(tǒng)檢測和維護(hù)等。開展新型液壓控制策略的研究，探索先進(jìn)控制方法在液壓調(diào)速器中的應(yīng)用，增強(qiáng)水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可控性，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)速器的性能優(yōu)化。②實(shí)現(xiàn)智能化及多目標(biāo)綜合控制。在水輪機(jī)運(yùn)行過程中，其運(yùn)行的參數(shù)需要實(shí)時的監(jiān)測，以了解其運(yùn)行狀態(tài)。這就要求其調(diào)速器不但能夠有效的實(shí)現(xiàn)調(diào)速和控制功能，而且還

5、應(yīng)該具有功能擴(kuò)展、故障定位、自我修復(fù)和及時預(yù)警等功能。實(shí)現(xiàn)水輪機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的在線監(jiān)測和遠(yuǎn)程調(diào)控需要計(jì)算機(jī)、通信等多個領(lǐng)域的支持，因此，如何借助計(jì)算機(jī)技術(shù)。使調(diào)速器更加智能化、綜合化是一種重要的課題。此外，根據(jù)功率、相關(guān)檢測信號、相位差等信息實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)綜合控制也是水輪機(jī)液壓調(diào)速系統(tǒng)需要滿足的一個重要性能。①實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、高壓化和集成化。傳統(tǒng)液壓調(diào)速器存在體積大、能耗高、壓力小的缺陷，實(shí)現(xiàn)調(diào)速器生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化、集成化，提高其輸出壓力對提高其性能具有重要的作用。中小型液壓調(diào)速器采用現(xiàn)代電液控制技術(shù)可以大幅度提高工作油壓，縮小設(shè)備的體積，減輕重量并簡

6、化其結(jié)構(gòu)。因此，將現(xiàn)代電液技術(shù)應(yīng)用到水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中，研制結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、高度集成化、穩(wěn)定可靠、便于維護(hù)的新型調(diào)速器，是促進(jìn)調(diào)速器性能優(yōu)化的有效途徑。1.2基于現(xiàn)代液壓技術(shù)的水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)目前，我國水輪機(jī)液壓調(diào)速技術(shù)已經(jīng)得到了很大發(fā)展，其數(shù)字化、自動化、智能化水平已經(jīng)得到顯著的提高，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：首先，采用工業(yè)控制機(jī)、可編程邏輯控制器、可編程計(jì)算機(jī)等作為電氣柜的核心，大大的提高了我國液壓調(diào)速設(shè)備的質(zhì)量。其次，采用現(xiàn)代液壓調(diào)速技術(shù)，結(jié)合微機(jī)調(diào)節(jié)器和電液隨動系統(tǒng)，提高了調(diào)速器的動靜態(tài)特性。第三，采用數(shù)控技術(shù)中發(fā)展較成熟的

7、步進(jìn)電機(jī)、交流伺服電機(jī)以及直流伺服電機(jī)作為調(diào)速器的轉(zhuǎn)換部件，構(gòu)建了具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的伺服電機(jī)控制液壓調(diào)速新系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高以及較強(qiáng)的抗油污能力，特別適用于油質(zhì)清潔度無法保證和管理水平較低的水力發(fā)電站使用。第四，采用具有強(qiáng)大運(yùn)算、記憶和邏輯判斷能力的微型計(jì)算機(jī)，并集成了通訊模塊，不僅可以實(shí)現(xiàn)調(diào)速器的實(shí)時監(jiān)控和與上位機(jī)的通訊功能，而且可以實(shí)現(xiàn)故障檢測和自我修復(fù)，其容錯性能和可靠性大大的提高。第五，人機(jī)交互界面采用具有較高分辨率的彩色觸摸屏，可以實(shí)現(xiàn)對調(diào)速器運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)、監(jiān)測數(shù)據(jù)的動態(tài)查詢，大大提高了調(diào)速器的可控性

8、?，F(xiàn)代液壓調(diào)速技術(shù)的主要特征之一是要有較高的輸出壓力，傳統(tǒng)液壓調(diào)速系統(tǒng)中，一般的輸出壓力在2.5MPa以下。20世紀(jì)80年代以來，水輪機(jī)液壓調(diào)節(jié)器的工作壓力雖然可以提高到4.0MPa或6.3MPa的水平，但