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水轮发电机组调速器真机仿真试验分析

水轮机调速器是水轮发电机组的一个重要辅助设备,其状态的好坏直接关系到发电机的供电质量并影响水轮

发电机组的安全稳定和经济运行[1]。现行水轮机调速器大都是微机型的,通过在线监测水轮机调速器各部性

能参数来评价其状态性能具有一定的难度。所以,检验水轮机调速机的状态性能,多是通过一系列真机试验

来实现的,像充水前的静特性试验和充水后的空载摆动、空载扰动、电源信号切换、甩负荷等动态特性试

验。通过这些试验可以预知设备检修质量和状态,为水电厂的安全运行提供可靠的依据。

试验设备为新式的SLWT-80全数字式可编程微机调速器。测量仪器主要有PSTA水机综合测试仪、PP17-4

工频频率计、YS17工频变频电源、KYCM-LM1490-0300AP位移传感器等。为了全面的检验其静态及动态

性能,对该调速器做了详细的性能试验,验证分析性能符合要求。

1调速器主要技术参数(见表1)

2静动态试验分析

2.1调速器静特性试验(无水试验)

(1)试验目的:检验调速器的转速死区和线性度误差。

(2)试验条件:机组进水闸门关闭,压力钢管无水。调速器置于自动工况。开度限制L=100%,功率给定

YG=0。

(3)试验参数:bt=3%、bp=6%、Td=2s、Tn=0,开环增益置整定值。

(4)试验结果

1)比例阀(表2):

频给fG(Hz)

采用一元线性回归分析法求出其回归直线方程:

开机方向回归直线方程:Y=51.89790.018702726X

关机方向回归直线方程:Y=51.89760.018828144X

该调节装置的转速死区为ix=0.0457%0.04%(国标[2])

静特性线性度误差ε=5.25%5%(国标)。

b)数字阀(表3):

采用一元线性回归分析法求出其回归直线方程:

开机方向回归直线方程:Y=51.9115-0.0189263639X

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关机方向回归直线方程:Y=51.9056-0.0189673066X

该调节装置的转速死区为ix=0.02654%0.04%(国标)

静特性线性度误差ε=5.013%5%(国标)。

计算所得转速死区和线性度误差略大于国标规定,其原因可能有(1)人工读数误差。由于接力器位移读数要

求精确到0.1mm级,肉眼很难读准确。(2).可能是有的点反馈信号不好,导致偏离回归方程较远。

2.2调速器动特性试验(有水试验)

2.2.1空载扰动试验

(1)试验目的:寻找出调速器最佳运行参数。

(2)试验条件:调速器处于自动运行工况,功率给定PG=0。

(3)试验结果:记录各种工况下扰动过程曲线。扰动时bp=1%。

从录制的波形图可以看出,转速超调量都较小,收敛快,调节时间较短,扰动过程较平稳。故建议选用上述参

数作为空载运行的参数。即:bp=1%,bt=30%,Td=10s,Tn=0.2s。

2.2.2空载工况下机组转速摆动相对值测量

(1)试验目的:检验调速器在空载运行时的调节品质。

(2)试验条件:将调速器分别处于自动及手动空载运行状态,待转速升到额定转速。

(3)试验参数:bt=1%、bp=30%、Td=10s、Tn=0.2s。

(4)试验结果(见表3):试验结果表明,其转速摆动相对值不超过±≤0.2%的规程要求。

2.2.3运行过程中电源和一些测量信号消失及各种切换试验

(1)试验目的

检查调速器的各项保护措施,在调速器发生信号故障时能否安全运行。

(2)试验条件:机组在系统中带一定负荷。分别在数字阀和比例阀运行时检查。

(3)试验参数:bt=1%、bp=30%、Td=10s、Tn=0s。

4)试验结果:模拟机频消失:功率及导叶开度未变。模拟网频消失:功率及导叶开度未变。

模拟导叶反馈消失:功率及导叶开度未变。交流电源消失试验:功率及导叶开度未变。

直流电源消失试验:功率及导叶开度未变。数字阀和比例阀切换:功率及导叶开度未变。

调速机手自动切换:功率及导叶开度未变。交、直流电源同时消失试验:功率及导叶开度未变。

2.2.4水轮机组甩25%负荷

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(1)试验目的:测定接力器不动时