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水轮机调速器装置的发展
调速器, 水轮机, 装置, 发展
机械液压型
我国曾广泛使用机械液压型的调速器。它使用离心摆作为测速元件，以离心摆的移动支持块的机械位移作为输出，输出信号送至综合放大元件之一的引导阀，经比较、放大后去调节水轮机导叶的开度。到20世纪50年代，机械液压型调速器发展得比较完善。
随着生产的发展，用户对系统频率的要求更为严格；大机组大电网的出现，对电站运行和自动化程度提出了新的要求。这就要求人们对调速器装置的性能和结构进行不断的改进。20世纪40年代，出现了电气液压型调速器。
电气液压型
电气液压型调速器是在机械液压型调速的基础上发展起来的，它保留了液压放大部分，用“电-液转换器”代替了机械-液压转换器调速器，原来的离心摆测速器也为先进的输出电信号的转速传感器所取代。
电气-液压型调速器比机械-液压调速器有以下明显的优点：
(1) 具有较高的精确度和灵敏度。电液调速器的转速死区通常不大于0.05%，而机械液压型调速器则为0.15%，电液调速器接力器的不动时间为0.2秒，而机械液压型调速器则为0.3秒。
(2) 制造成本低。用电气回路代替了较难制造的离心摆、缓冲器等机械元件降低了成本。
(3) 便于综合各种信号（水头、流量、出力等），便于实现成组调节，为电站的经济运行、自动化水平及调节品质的提高提供了很有利的条件。广泛使用的功率与频率双调节的功频电液调节器就属于这种形式。
(4) 便于扩充新的控制模块。
(5) 便于与数字计算机连接，实现计算机控制，达到改善机组控制的目的。
(6) 便于标准化、系列化，也便于实现单元组合化，以利于调速器生产质量的提高。
(7) 安装、检修和测试调整都比较方便。
微机型调速器
近年来，将微机用于电气-液压型调速器，使调速器的功能有了更进一步的提高。近十多年来，国内外不少学者和研究单位都在研究和开发水轮机发电机组的微机液压型调速器（简称微机调速器）。微机调速器自80年代中期在国内研制出来以后，经历了8位机，16位机时代，现在已进入了百花齐放的局面，有单片机型，PLC型(可编程控制器)，工控机型等等。对于32位微机水轮机调速器，目前已有电力自动化研究院选用32位微控制器MC68332研制成功，也有部分厂家采用高性能PLC来实现32位机控制，但由于硬软件均依赖于PLC生产厂家，因此不易实现复杂的控制算法，也不易实现双机冗余结构。
在国外32位微机水轮机调器也处于研制阶段，目前已有美国WOODWARD公司推出723 PLUS型32位微机调速器。三峡水电站水轮机调速器招标中已明确提出要求32位机系统，目前该设备由法国阿尔斯通和美国伏依特公司提供，国内现在投产的最大的水轮发电机组二滩电站其调速器由瑞士HYDRO VEVEY(维维)公司提供，采用的是摩托罗拉68系列的16位微处理器，可见研制和推广国产的32位机调速器，可以使我国在这一行业的国际研究前列占据一席之地，有利于大型水轮发电机组控制设备的国产化。
微机调速器与模拟试电液调速器相比，有许多明显的优点：
(1) 调节规律用软件程序实现，不仅可以实现PI、PID调节规律，还可以实现其他更复杂的调节规律，如前馈控制、自适应调节等。
(2) 调节参数的整定和修改方便，运行状态的查询和转换灵活。
(3) 机组的开、停机规律可方便地用软件程序实现。即停机过程可根据调保计算要求，灵活地实现折线关闭规律；开机过程可根据机组增速及引水系统最大压力降的具体要求进行设定。
(4) 简化了操作回路。各种运行操作相互间的逻辑关系均可以用软件程序完成，取消了相应的继电器，降低了成本，也提高了可靠性。
(5) 便于与电厂中控室或区域电力系统中心调度所的上位机相连接，提高水电厂和电力系统的自动化水平。
对于水轮机调节系统的控制规律的研究，国内外调速器的研制基本上经历了比例调节，PI调节，PID调节以及功频调节等过程，但水轮机调速系统是一个复杂的水、机、电的综合非线性系统，上述控制规律都是基于水轮发电机组的近似线性化模型设计的，没有考虑系统固有的非线性特性，从而难以适应电力系统在动态过程中（如系统短路）的最佳调节，因此研制基于非线性控制规律的水轮机调速器，可以最大程度的把握系统的非线性特性，代表着水电自动化控制发展的方向 |
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发表于 2009-9-29 09:32:09
