论水轮机调速器的技术改造

论水轮机调速器的技术改造

一 水轮机调速器综述 1.1 水轮机调速器的发展历程

人类很早就知道用离心飞摆作为转速的敏感元件进行测速，但直到19世纪末叶，才用离心飞摆作为测速元件制造出真正的机械液压型水轮机调速器。到20世纪30年代，机械液压型调速器已发展到相当完善的程度。

我国的水轮机调速器制造业是新中国诞生后发展起来的，到60年代，逐步形成了较完整的产品系列。其中，YT系列小型调速器（即XT系列，全国联合设计）及TT系列特小型调速器（天传所研制），技术成熟，设计完善，资料齐全，为全国各调速器厂家所采用。大中型机械液压调速器的品种较多。常见的有：T系列、ST系列大型机械液压调速器及CT-40型调速器（仿原苏联产品）；YT-1800型及YT-3000型调速器；以GT-1500型、GT-3500型调速器（重庆水轮机厂研制）。上述各类机械液压调速器，已投运的产品有数万台，以中小型居多。

械液压型调速器基本采用比例、积分（即PI）调节规律。由于机械液压元件比较稳定可靠，至今仍有相当数量的机械液压型调速器在水电站运行。

随着科学技术的进步和电子工业的飞速发展，人们意识到用电气回路取代某些机械液压元件将会改善调速器的调节品质，且便于实现电站的自动化。1944年瑞典通用电气公司制造出第一台电气液压型调速器，自此，水轮机调速器进入了电气液压调速器的发展时期。其间，电气元器件经历了电子管、晶体管、集成电路三个阶段；调节规律也逐渐发展到了比例、积分、微分（即PID）调节规律。

随着计算机技术的发展，特别是微型计算机技术的发展及普及，20世纪70年代加拿大最先成功地研制出世界上第一台数字式调速器。欧洲及美、日等国也陆续推出了各具特色的微机调速器。

自1958年起，我国开始发展电气液压型调速器。哈尔滨大电机研究所研制的电子管电液调速器于1960年在广东丛化的流溪河电站投入运行；天津电气传动研究所和长办机电处研制的晶体管电液调速器1969年在湖北蒲圻（今赤壁市）的陆水电站投入运行；长办机电处研制的大型集成电路电液调速器1975年在广西贺县（今贺州）的合面狮电站投入运行；金城江水电设备厂研制的中型集成电路电液调速器同年在广西桂平金田电站投入运行。华中工学院研制的微机电液调速器1985年在湖南耒阳的欧阳海电站投入运行； 1994年，长江控制设备研究所开始研制的高油压电液调速器，1997年初在四川都江堰的双柏电站投入运行。

由于可编程控制器等工业微机、各种高可靠性电液转换部件及各类伺服电机在电液调速器中的广泛应用，到二十世纪八、九十年代，电液调速器已十分成熟，成为水轮机调速器的主流产品。

随着科学技术的进步，我国水轮机调速器正在向着高性能，高可靠性、高油压和智能化的方向发展。

1.2 水轮机调速器的分类

水轮机调速器品种繁多，型式多样，有不同的分类方法。

（一）按操作功（即工作容量）分类

1、特小型调速器： 操作功等于、小于

；

2、小型调速器： 操作功

；

3、中型调速器： 操作功

；

4、大、巨型调速器：操作功

以上。按其主配压阀直径又分为80、100、150、200、250mm等规格。

（二）按调节机构数目分类

1、单调节调速器。只有一个调节机构，如轴流定桨式及贯流定桨式水轮机调速器、混流式水轮机调速器等

2、双调节调速器。有两个调节机构，如轴流转桨式及贯流转桨式水轮机调速器、冲击式水轮机调速器等。

（三）按元件结构分类

1、机械液压调速器。简称机械调速器或机调，其主要功能元件为机械和液压部件。

2、电气液压调速器。简称为电液调速器或电调，一般采用电子调节器加电液随动系统的结构模式。

电液调速器又分为模拟电调和微机电调两类：模拟电调的电子调节器等功能由电子元件构成的硬件电路实现；微机电调的电子调节器等控制功能则由微机通过软件（即程序）实现。模拟电调和微机电调机械液压部分基本相同。

除上述分类之外，随着近年来高油压调速器的出现和发展，通常还将高油压调速器以外的机械调速器和电液调速器通称为常规油压调速器。

1.3 调速器技术改造的必要性

20世纪70年代以来，由于CT-40型调速器及GT系列调速器设计上存在某些缺陷，早已停产。近二十年来，随着各类电调逐步得到广泛采用，T系列、ST系列大型机调也已停产。YT系列及TT系列调速器的生产厂家日益减少，产量逐年萎