水輪發(fā)電機(jī)組調(diào)速器真機(jī)仿真試驗(yàn)分析

水輪機(jī)調(diào)速器是水輪發(fā)電機(jī)組的一個(gè)重要輔助設(shè)備,其狀態(tài)的好壞直接關(guān)系到發(fā)電機(jī)的供電質(zhì)量并影響水輪發(fā)電機(jī)組的安全穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行[1]?，F(xiàn)行水輪機(jī)調(diào)速器大都是微機(jī)型的,通過在線監(jiān)測(cè)水輪機(jī)調(diào)速器各部性能參數(shù)來評(píng)價(jià)其狀態(tài)性能具有一定的難度。所以,檢驗(yàn)水輪機(jī)調(diào)速機(jī)的狀態(tài)性能,多是通過一系列真機(jī)試驗(yàn)來實(shí)現(xiàn)的,像充水前的靜特性試驗(yàn)和充水后的空載擺動(dòng)、空載擾動(dòng)、電源信號(hào)切換、甩負(fù)荷等動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn)。通過這些試驗(yàn)可以預(yù)知設(shè)備檢修質(zhì)量和狀態(tài),為水電廠的安全運(yùn)行提供可靠的依據(jù)。試驗(yàn)設(shè)備為新式的SLWT-80全數(shù)字式可編程微機(jī)調(diào)速器。測(cè)量?jī)x器主要有PSTA水機(jī)綜合測(cè)試儀、PP17-4工頻頻率計(jì)、YS17工頻變頻電源、KYCM-LM1490-0300AP位移傳感器等。為了全面的檢驗(yàn)其靜態(tài)及動(dòng)態(tài)性能,對(duì)該調(diào)速器做了詳細(xì)的性能試驗(yàn),驗(yàn)證分析性能符合要求。1調(diào)速器主要技術(shù)參數(shù)(見表1)2靜動(dòng)態(tài)試驗(yàn)分析2.1調(diào)速器靜特性試驗(yàn)(無水試驗(yàn))(1)試驗(yàn)?zāi)康?檢驗(yàn)調(diào)速器的轉(zhuǎn)速死區(qū)和線性度誤差。(2)試驗(yàn)條件:機(jī)組進(jìn)水閘門關(guān)閉,壓力鋼管無水。調(diào)速器置于自動(dòng)工況。開度限制L=100%,功率給定YG=0。(3)試驗(yàn)參數(shù):bt=3%、bp=6%、Td=2s、Tn=0,開環(huán)增益置整定值。(4)試驗(yàn)結(jié)果頻給fG(Hz)采用一元線性回歸分析法求出其回歸直線方程:開機(jī)方向回歸直線方程:Y=51.89790.018702726X關(guān)機(jī)方向回歸直線方程:Y=51.89760.018828144X該調(diào)節(jié)裝置的轉(zhuǎn)速死區(qū)為ix=0.0457%>0.04%(國標(biāo)[2])靜特性線性度誤差ε=5.25%>5%(國標(biāo))。b)數(shù)字閥(表3):采用一元線性回歸分析法求出其回歸直線方程:開機(jī)方向回歸直線方程:Y=51.9115-0.0189263639X關(guān)機(jī)方向回歸直線方程:Y=51.9056-0.0189673066X該調(diào)節(jié)裝置的轉(zhuǎn)速死區(qū)為ix=0.02654%<0.04%(國標(biāo))靜特性線性度誤差ε=5.013%>5%(國標(biāo))。計(jì)算所得轉(zhuǎn)速死區(qū)和線性度誤差略大于國標(biāo)規(guī)定,其原因可能有(1)人工讀數(shù)誤差。由于接力器位移讀數(shù)要求精確到0.1mm級(jí),肉眼很難讀準(zhǔn)確。(2).可能是有的點(diǎn)反饋信號(hào)不好,導(dǎo)致偏離回歸方程較遠(yuǎn)。2.2調(diào)速器動(dòng)特性試驗(yàn)(有水試驗(yàn))(1)試驗(yàn)?zāi)康?尋找出調(diào)速器最佳運(yùn)行參數(shù)。(2)試驗(yàn)條件:調(diào)速器處于自動(dòng)運(yùn)行工況,功率給定PG=0。(3)試驗(yàn)結(jié)果:記錄各種工況下擾動(dòng)過程曲線。擾動(dòng)時(shí)bp=1%。從錄制的波形圖可以看出,轉(zhuǎn)速超調(diào)量都較小,收斂快,調(diào)節(jié)時(shí)間較短,擾動(dòng)過程較平穩(wěn)。故建議選用上述參數(shù)作為空載運(yùn)行的參數(shù)。即:bp=1%,bt=30%,Td=10s,Tn=0.2s。(1)試驗(yàn)?zāi)康?檢驗(yàn)調(diào)速器在空載運(yùn)行時(shí)的調(diào)節(jié)品質(zhì)。(2)試驗(yàn)條件:將調(diào)速器分別處于自動(dòng)及手動(dòng)空載運(yùn)行狀態(tài),待轉(zhuǎn)速升到額定轉(zhuǎn)速。(3)試驗(yàn)參數(shù):bt=1%、bp=30%、Td=10s、Tn=0.2s。(4)試驗(yàn)結(jié)果(見表3):試驗(yàn)結(jié)果表明,其轉(zhuǎn)速擺動(dòng)相對(duì)值不超過±≤0.2%的規(guī)程要求。(1)試驗(yàn)?zāi)康臋z查調(diào)速器的各項(xiàng)保護(hù)措施,在調(diào)速器發(fā)生信號(hào)故障時(shí)能否安全運(yùn)行。(2)試驗(yàn)條件:機(jī)組在系統(tǒng)中帶一定負(fù)荷。分別在數(shù)字閥和比例閥運(yùn)行時(shí)檢查。(3)試驗(yàn)參數(shù):bt=1%、bp=30%、Td=10s、Tn=0s。4)試驗(yàn)結(jié)果:模擬機(jī)頻消失:功率及導(dǎo)葉開度未變。模擬網(wǎng)頻消失:功率及導(dǎo)葉開度未變。模擬導(dǎo)葉反饋消失:功率及導(dǎo)葉開度未變。交流電源消失試驗(yàn):功率及導(dǎo)葉開度未變。直流電源消失試驗(yàn):功率及導(dǎo)葉開度未變。數(shù)字閥和比例閥切換:功率及導(dǎo)葉開度未變。調(diào)速機(jī)手自動(dòng)切換:功率及導(dǎo)葉開度未變。交、直流電源同時(shí)消失試驗(yàn):功率及導(dǎo)葉開度未變。2.2.4水輪機(jī)組甩25%負(fù)荷(1)試驗(yàn)?zāi)康?測(cè)定接力器不動(dòng)時(shí)間,檢驗(yàn)調(diào)速器的速動(dòng)性能,驗(yàn)證所選定的調(diào)節(jié)參數(shù)是否為最佳[3]。(2)試驗(yàn)條件:機(jī)組帶25%額定負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行,手動(dòng)跳開關(guān)甩負(fù)荷。(3)試驗(yàn)參數(shù):bt=1%、bp=30%、Td=10s、Tn=0s。(4)試驗(yàn)結(jié)果1)數(shù)字閥:25%負(fù)荷甩了2次,從錄制的波形圖可以計(jì)算出接力器不動(dòng)時(shí)間Tq分別為0.147秒、0.17秒,國標(biāo)規(guī)定小于0.2秒。2)比例閥:從錄制的波形圖可以計(jì)算出接力器不動(dòng)時(shí)間Tq為0.181秒,國標(biāo)規(guī)定小于0.2秒。2.2.5水輪機(jī)組甩100%負(fù)荷1)試驗(yàn)?zāi)康?檢驗(yàn)調(diào)速器的動(dòng)態(tài)品質(zhì),檢驗(yàn)調(diào)保計(jì)算參數(shù)是否滿足要求[3]。2)試驗(yàn)條件:機(jī)組帶100%額定負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行,手動(dòng)跳開關(guān)甩負(fù)荷。bp=1%,bt、Td、Tn置于開度調(diào)節(jié)運(yùn)行(3)試驗(yàn)參數(shù):bt=1%、bp=30%、Td=10s、Tn=0s。(4)試驗(yàn)結(jié)果1)數(shù)字閥:從錄制的波形圖可以計(jì)算出:(1)轉(zhuǎn)速上升率其小于50%,符合調(diào)保計(jì)算參數(shù)要求[4]。nr為機(jī)組的額定轉(zhuǎn)速。(2)渦殼水壓上升率其小于30%,符號(hào)調(diào)保計(jì)算參數(shù)要求。P0為甩前渦殼進(jìn)口壓力。(4)波動(dòng)次數(shù)n=0。(5)接力器關(guān)閉時(shí)間Ty=2.3秒。國標(biāo)規(guī)定調(diào)節(jié)時(shí)間小于等于40秒,調(diào)節(jié)時(shí)間符合要求。b)比例閥:此種工況甩滿負(fù)荷2次,經(jīng)計(jì)算各項(xiàng)指標(biāo)都合格。此給出排除機(jī)械故障后甩負(fù)荷的數(shù)據(jù)。從錄制的波形圖可以計(jì)算出:(1)轉(zhuǎn)速上升率=其小于50%,符合調(diào)保計(jì)算參數(shù)要求。nr為機(jī)組的額定轉(zhuǎn)速。(2)渦殼水壓上升率=其小于30%,符號(hào)調(diào)保計(jì)算參數(shù)要求。P0為甩前渦殼進(jìn)口壓力。(3)調(diào)節(jié)時(shí)間TP=23.2秒(4)波動(dòng)次數(shù)n=0(5)接力器關(guān)閉時(shí)間Ty=3.0秒。國標(biāo)規(guī)定調(diào)節(jié)時(shí)間小于等于40秒,調(diào)節(jié)時(shí)間符合要求。3結(jié)語通過仿真試驗(yàn)可以檢查調(diào)速器的設(shè)備質(zhì)量,全面的檢驗(yàn)其靜態(tài)及動(dòng)態(tài)性能,提高了水電站供電的安全可靠性。此次還做了其他一些試驗(yàn),如甩50%、75%負(fù)荷、開停機(jī)、抗干擾、及模擬主變開關(guān)跳閘甩滿負(fù)荷等試驗(yàn),其各項(xiàng)指標(biāo)均合格,此未做詳細(xì)論述。此次仿真試驗(yàn),除靜特性中轉(zhuǎn)速死區(qū)和線性誤差稍大于國標(biāo)規(guī)定