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汽輪機微機型調(diào)速系統(tǒng)

時間：2022-11-06

中試控股技術研究院魯工為您講解：汽輪機微機型調(diào)速系統(tǒng)

ZSTS-203汽輪機調(diào)速器仿真測試儀

汽輪機調(diào)速測試儀是針對于熱電廠電調(diào)速系統(tǒng)、熱電廠自動準同期系統(tǒng)特性檢測而開發(fā)的一種綜合性測試平臺，儀器可以完成DEH靜特性，轉(zhuǎn)速死區(qū)測量、負荷響應試驗和同期試驗等試驗項目,自動生成各種類型的試驗報告，203還可以做通用錄波器和頻率發(fā)生器使用，并且系統(tǒng)采樣頻率可以達到4KHZ，這大大拓寬了儀器的使用范疇，增強了儀器的靈活性。

始于1986年 ? 30多年專業(yè)制造 ? 國家電網(wǎng).南方電網(wǎng).內(nèi)蒙電網(wǎng).入圍合格供應商

ZSTS-203汽輪機調(diào)速器仿真測試儀簡介
汽輪機調(diào)速測試儀是針對于熱電廠電調(diào)速系統(tǒng)、熱電廠自動準同期系統(tǒng)特性檢測而開發(fā)的一種綜合性測試平臺，儀器可以完成DEH靜特性，轉(zhuǎn)速死區(qū)測量、負荷響應試驗和同期試驗等試驗項目,自動生成各種類型的試驗報告，203還可以做通用錄波器和頻率發(fā)生器使用，并且系統(tǒng)采樣頻率可以達到4KHZ，這大大拓寬了儀器的使用范疇，增強了儀器的靈活性。
ZSTS-203汽輪機調(diào)速器仿真測試儀特點
具有功能強大的軟件系統(tǒng)，在保證儀器能夠方便完成各種試驗的同時，大大提高了儀器的靈活性和通用性。儀器的軟件系統(tǒng)的主要特性可概括如下：
1. 儀器能夠自動生成 WORD 試驗報告，Excel 試驗報告
2. 試驗報告對曲線進行自動標識，使試驗報告制作完全自動化
3. 所有采樣通道的名稱和單位都可以重新定義
4. 各種試驗的試驗環(huán)境設置和儀器設置自動保存
5. 自動計算各種試驗的試驗參數(shù)
6. 簡單方便的通道濾定方式
7. 使用 U 盤或移動硬盤等存儲設備方便的導出試驗數(shù)據(jù)
8. 實時繪制試驗曲線，并且提供多種曲線分析工具，使用戶可以對曲線進行任意縮放和定位操作
9. Windows XPE 操作系統(tǒng)，可以實現(xiàn)軟件系統(tǒng)自我保護與恢復，防止病毒攻入與侵蝕
10. 采用防抖動處理，避免用戶錯誤操作
ZSTS-203汽輪機調(diào)速器仿真測試儀硬件系統(tǒng)特性和技術參數(shù)如下：
1.8路低電壓／電流模擬量采集，電壓和電流可以任意轉(zhuǎn)換，電壓輸入范圍-10V~10V，電流輸入范圍-20mA~20mA，10%~100%滿量程采樣誤差小于 0.2%
2.2路方波頻率測量通道，45HZ~55HZ 范圍，頻率分辨率為 0.001HZ，測量誤差小于0.001HZ，測頻電壓輸入范圍 0.5V~110V
3.2路無源節(jié)點開關量測量通道
4.2路有源節(jié)點開關量測量通道，開關信號輸入電壓范圍 12V~220V
5.一路方波信號頻率輸出，45Hz～55Hz 輸出頻率誤差小于 0.001Hz，輸出范圍 1.3～200Hz，一路4-20mA 頻率輸出，輸出頻率范圍可自定義，滿量程誤差小于 0.1%
6.8路模擬量采集通道采用隔離采集方式，并且通道和通道之間也相互隔離
7.1個USB 口用于數(shù)據(jù)下載或鍵盤，鼠標輸入
8.觸摸屏方式實現(xiàn)人機交互
9.儀器自帶 4G 數(shù)據(jù)存儲空間
10.12.1 寸大彩屏顯示
ZSTS-203汽輪機調(diào)速器仿真測試儀參數(shù)
1.8個低電壓輸入通道，信號范圍為-10V~10V，各個通道相互隔離
2.8個弱電流輸入通道，信號范圍為-20mA~20mA，各個通道相互隔離
3.2個方波頻率信號測量通道，輸入電壓范圍 0~110V（有效值），測量范圍 0~1000HZ
4.2個無源節(jié)點開關量輸入通道，輸入信號為機械節(jié)點
5.2個有源節(jié)點開關量輸入通道，輸入信號電壓范圍為 12V~220VDC
6.1個頻率信號輸出通道，輸出頻率信號幅值 AC12V，輸出頻率范圍 1.3Hz~200Hz，45Hz～55Hz 內(nèi)輸出頻率誤差小于 0.001Hz，全量程內(nèi)頻率誤差小于 0.005Hz
7.1個4-20mA 頻率輸出，輸出頻率值范圍可自定義，輸出電流誤差小于 0.01mA
注意：接線時請注意面板上信號的輸入輸出范圍

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在水輪機調(diào)速器廠家和科研機構(gòu)，調(diào)速系統(tǒng)專業(yè)測試儀器所承擔的任務主要是仿真發(fā)電機組，新的水輪機調(diào)速器研制過程中，需要反復試驗，但是在水輪機調(diào)速器生產(chǎn)廠家或者科

研機構(gòu)，往往沒有真實水電站運行環(huán)境，那么就需要構(gòu)造一套能讓水輪機調(diào)速器運轉(zhuǎn)起來的系統(tǒng)。調(diào)速系統(tǒng)專業(yè)測試儀器能夠滿足這種需求，通過采集水輪機調(diào)速器導葉主接力器行程信號，模擬發(fā)電機組計算機組頻率，將得到的機組轉(zhuǎn)速信號輸出至水輪機調(diào)速器，讓水輪機調(diào)速器像在真實水電站環(huán)境一樣正常運轉(zhuǎn)。此時系統(tǒng)原理框圖如圖1所示，這樣就可以大大方便水輪機調(diào)速器的研制開發(fā)。

每一臺水輪機調(diào)速器被生產(chǎn)出來時，都需要對其質(zhì)量進行檢測，觀察其是否能按照正常規(guī)律完成對水輪發(fā)電機組的控制。這樣的質(zhì)量檢測包括靜態(tài)試驗和動態(tài)試驗兩個環(huán)節(jié)，對于靜態(tài)試驗，手工試驗方法耗時長，容易出錯，計算結(jié)果比較復雜；動態(tài)試驗環(huán)節(jié)則需要一個真實運行環(huán)境，能夠讓水輪機調(diào)速器正常運轉(zhuǎn)起來。調(diào)速系統(tǒng)專業(yè)測試儀器在這兩個試驗環(huán)節(jié)中都可以發(fā)揮重要作用，一方面自動完成調(diào)速器靜態(tài)試驗，速度快并且結(jié)果準確；另一方面調(diào)速系統(tǒng)專業(yè)測試儀器還可以仿真發(fā)電機組給水輪機調(diào)速器提供一個能使其正常運行的環(huán)境，并且記錄整個動態(tài)試驗過程，自動計算結(jié)果給出相應的參數(shù)和報告。

圖1專業(yè)測試儀器處于仿真工作模式時的系統(tǒng)原理框圖
（2）水電站、電力科學研究院和水電建設單位
新的水輪發(fā)電機組投運和處于運行中的發(fā)電機組大修時，都需要完成調(diào)速器調(diào)試工作，其中一個重要方面就是對調(diào)速器進行試驗，檢測調(diào)速器性能指標是否能達到國家標準要求。水輪機調(diào)速系統(tǒng)專業(yè)測試儀可以記錄整個試驗過程，采集試驗數(shù)據(jù)，實時給出試驗的各種數(shù)據(jù)波形，自動計算試驗結(jié)果給出試驗報告，此時的系統(tǒng)連接原理圖如圖2所示。

另一方面目前很多的水輪機調(diào)速系統(tǒng)專業(yè)測試儀器還加入了一次調(diào)頻功能和同期試驗功能，這使得調(diào)速系統(tǒng)專業(yè)測試儀器的應用范圍得到大大擴展，同期試驗可以用來在投運和檢修時檢測同期裝置性能，而一次調(diào)頻試驗功能則通過發(fā)送高精度頻率信號來檢測調(diào)速器死區(qū)，同時還可以模擬和記錄整個電網(wǎng)的一次調(diào)頻試驗過程，從而檢查調(diào)速器的一次調(diào)頻功能。

圖2專業(yè)測試儀器在水力發(fā)電現(xiàn)場的工作模式原理框圖
（3）學校
水輪機調(diào)速系統(tǒng)專業(yè)測試儀器還可以模擬整個發(fā)電機組現(xiàn)場運行環(huán)境，為高校和職業(yè)學校水電站運行課程教學提供一個良好實驗平臺，通過水輪機調(diào)速系統(tǒng)仿真測試儀模擬水電站運行過程中調(diào)速器的調(diào)節(jié)規(guī)律、開關機過程、各種事故及其狀態(tài)等等。

3水輪機調(diào)速系統(tǒng)測試技術現(xiàn)狀

3.1測試模式和測試手段

在國內(nèi)，八十年代初期，中國水利水電科學研究院即開始這方面的研究工作，他們提出了"模擬調(diào)節(jié)對象+真實調(diào)速器"的模式。隨后，眾多的專家學者在水輪機仿真模型的建立，調(diào)速器控制策略研究方面進行了廣泛的探討，工程技術人員則在調(diào)速器的仿真研究、設計生產(chǎn)以及檢修測試方面進行了有益的探索。

1989年，孔昭年提出了一種描述水輪機動力學狀態(tài)的新方法，以適應水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)實時仿真需要。該方法的中心思想是以流量特性矩陣與力矩特性矩陣來取代傳遞系數(shù)表征水輪機的流量與力矩特性[3]。1992年，蔣日東在水電機組的控制研究過程中，建立了相應的水電機組仿真模型，隨后近20年時間，水輪機專業(yè)測試儀器經(jīng)歷了幾個大發(fā)展階段。

最先出現(xiàn)的測試模式是仿真調(diào)節(jié)對象+水輪機調(diào)速器模式，水輪機調(diào)速系統(tǒng)專業(yè)測試儀器通過采用數(shù)字仿真方法來模擬調(diào)節(jié)對象，經(jīng)I/O接口與真實調(diào)速器相連，可進行調(diào)速器全部靜、動態(tài)特性試驗及調(diào)速系統(tǒng)動態(tài)試驗。它的研制成功，推動了國產(chǎn)調(diào)速器調(diào)試手段的發(fā)展，為水輪機調(diào)速器自動測試技術開展提供了良好的開端。

1998年以后，華中科技大學率先領導了水輪機調(diào)速系統(tǒng)測試技術的新革命，先后以Intel8086芯片和DSP2407芯片為核心，通過RS232串行通訊接口將測試儀與PC機相連，推出了新型的水輪機調(diào)速系統(tǒng)仿真測試儀[2]，該類型儀器不僅能以模擬調(diào)節(jié)對象+調(diào)速器模式工作，還能應用于發(fā)電現(xiàn)場實現(xiàn)對調(diào)速器的靜、動態(tài)性能進行全程測試、記錄、處理、打印保存工作，大大簡化了調(diào)速系統(tǒng)試驗過程和數(shù)據(jù)處理過程，降低了試驗錯誤幾率，提高了試驗效率。

近兩年水輪機調(diào)速系統(tǒng)測試技術更是得到了飛速發(fā)展，測試儀器出現(xiàn)了很多新的變化，試驗儀器的主流配置基本都變成了DSP2812+USB2.0模式，新的測試儀器信號采集和輸出通道數(shù)量多，速度快，精度高，數(shù)據(jù)處理變得更加方便，并且試驗項目也大大增加，某些試驗儀器甚至發(fā)展成為了超出了調(diào)速系統(tǒng)試驗范疇的水電站綜合性試驗儀器，例如中試控股和華中科技大學共同研制的新型調(diào)速系統(tǒng)仿真測試儀HYTS201不僅能完成常見的調(diào)速系統(tǒng)靜、動態(tài)試驗，還能完成并網(wǎng)同期試驗，一次調(diào)頻試驗，甚至故障錄波和在線監(jiān)測等任務[1]。

3.2測試項目

隨著水輪機調(diào)速系統(tǒng)測試技術的發(fā)展，專業(yè)測試儀器的測試項目也發(fā)生了很大變化。早期的試驗儀設計的試驗項目都是仿真調(diào)速系統(tǒng)進行常規(guī)試驗，例如靜特性試驗，仿真擺動試驗，仿真擾動試驗，仿真甩負荷試驗等等，試驗項目非常少。

現(xiàn)如今的水輪機調(diào)速系統(tǒng)專業(yè)測試儀器除了完成仿真模式常規(guī)測試項目以外，都能完成水力發(fā)電現(xiàn)場試驗記錄，計算和自動數(shù)據(jù)處理，一般試驗儀器設計的試驗項目包括：靜特性，空載擺動試驗，空載擾動試驗，不動時間試驗，甩負荷試驗，開機過程記錄等，該類型試驗已經(jīng)變成了調(diào)速系統(tǒng)專業(yè)測試儀器的主要應用。
同期試驗和一次調(diào)頻試驗屬于非調(diào)速系統(tǒng)試驗范疇，但是某些試驗儀器（如HYTS201）已經(jīng)將這些試驗也納入了儀器的試驗項目，尤其是水電站一次調(diào)頻試驗，該試驗雖然是一個比較經(jīng)典的電站常規(guī)試驗，但是在水力發(fā)電行業(yè)受到關注卻是近兩年的事情，目前水電站一次調(diào)頻試驗在全國各省變得越來越多熱門，隨著水電裝機容量比例不斷增加，水電站一次調(diào)頻功能對提高大電網(wǎng)穩(wěn)定性發(fā)揮著非常重要的作用，一次調(diào)頻試驗對專業(yè)試驗儀器也提出了比以往更高的要求，尤其是儀器的頻率輸出和發(fā)送精度要求比早期儀器提高了一個數(shù)量級。

4水輪機調(diào)速系統(tǒng)測試技術的發(fā)展趨勢
雖然水輪機調(diào)速系統(tǒng)專業(yè)測試儀器經(jīng)歷了很長時間的發(fā)展，但是現(xiàn)在還不能說水輪機調(diào)速系統(tǒng)測試儀器已經(jīng)非常成熟，該類型測試儀從一出生就有著很多先天性缺陷，并且這些缺陷被一代一代傳遞了下來。由于市場規(guī)模有限，全國的測試儀器都缺乏產(chǎn)業(yè)化運作和推廣，基本上都是高校或科研院校單打獨斗，儀器研發(fā)、調(diào)試、檢測和生產(chǎn)過程及其不規(guī)范，這些狀況使得該類型的儀器存在一個通病即穩(wěn)定性和可靠性極差。另一個問題是現(xiàn)有的測試儀器都使用筆記本電腦和儀器聯(lián)機方式采集、處理數(shù)據(jù)，該方式存在非常多的不可靠因素，如通信過程不可靠，上位機軟件不可靠，筆記本電腦多用途等等，往往容易造成儀器死機，這種現(xiàn)象在很多儀器上都存在。為了克服上述這些問題，武漢大學和華中科技大學的部分產(chǎn)品都開始了產(chǎn)業(yè)化運作，并對產(chǎn)品的工作原理正進行革命化的調(diào)整，例如中試控股即將推出基于嵌入式系統(tǒng)的調(diào)速系統(tǒng)仿真測試儀，該儀器將能夠有效的避免老式儀器的不可靠和死機問題，并且在產(chǎn)品整個研發(fā)和生產(chǎn)過程中都進行嚴密監(jiān)控和嚴格測試，以保證儀器質(zhì)量。
從測試項目來看，調(diào)速系統(tǒng)專業(yè)測試儀器正在超越調(diào)速系統(tǒng)測試儀范疇，很多儀器已將同期，一次調(diào)頻等非調(diào)速系統(tǒng)試驗項目納入儀器試驗，并且測試儀還將擔當錄波器的任務，實施對水力發(fā)電現(xiàn)場進行實時監(jiān)控和故障錄波，這將使得測試儀能得到更好的應用，甚至從某種意義上，調(diào)速系統(tǒng)測試儀還可能發(fā)展成為具有水力發(fā)電廠故障錄波功能的綜合性儀器。

水力發(fā)電被譽為符合卒十會發(fā)展的綠色生態(tài)產(chǎn)業(yè)．是低碳零排放、綠色清潔的可再生能源，因此國家非常支持水電站的建立．而水輪機的安裝是水電站的核心工程之一．關系到水電站的效率、壽命、穩(wěn)定性與可靠性。為了保證水電站的工作效率與工作質(zhì)量．就要確保水輪機的安裝方法。

1．水電站水輪機的安裝方法與程序
首先是尾水管肘管的安裝．通常我們要將尾水管肘管的各個環(huán)節(jié)進行焊接．調(diào)整好管道的位置和高度，把螺栓擰緊，在焊接的過程中要注意把錨鉤點焊接牢同。將尾水管肘管固定后，要對尾水管肘管的法向面高度進行校核．如果有必要可以用楔子和螺栓進行調(diào)整尾水管肘管要求在管道的底部設置灌漿孔。要在管道焊接檔環(huán)．準備好堵頭。安裝完成后．要用經(jīng)緯儀進行檢查．通過檢查法向面高度和中心位置．確定偏差在規(guī)定的范圍內(nèi) 在澆筑混凝土時．混凝土澆筑的層數(shù)要按照工地的施工要求進行澆筑．混凝土澆筑每一層之間的時間間隔一般為10個小時．每一層在澆筑時．澆筑一半時要等待3個小時之后再進行另一半的澆筑．在這個過程中要對整個厚度進行振搗．從而使尾水管不會產(chǎn)生很高的靜壓力之后需要一定的等待時間使混凝土同化．這樣可以避免接縫處出現(xiàn)空隙澆筑時．要注意監(jiān)測尾水管下部變形和移位．要避免出現(xiàn)尾水管傾斜現(xiàn)象。在安裝尾水管椎管時．要將尾水管椎管各部分吊裝后進行焊接。焊接時要調(diào)整好椎管的位置和高度。固定椎管后，校核椎管法向面高度和平面度在同定尾水管椎管時．要注意用拉錨固定，要根據(jù)施工要求確定椎管的數(shù)量和位置安裝結(jié)束后，再使用經(jīng)緯儀進行檢查。要求施工偏差在規(guī)范要求以內(nèi)。在安裝蝸殼時。根據(jù)規(guī)定，蝸殼要安裝在機坑中．支撐點在側(cè)壁上。在安裝時。要將尾水管的安裝基準點對準水輪機安裝基準點．在安裝基準線之間拉直鋼琴線作為標記．確認水輪機的安裝高度和平面．標記在水輪機的側(cè)壁上。將蝸殼設置在指定位置．與地下金屬物進行焊接。在安裝座環(huán)時．要注意在組裝的預定地點劃線．在螺栓孔內(nèi)插入預緊螺栓．使水平度滿足要求，之后連接各部分安上螺母，在螺紋兩面涂防燒焦?jié)櫥瑒谕菽负涂p隙的同時．還要檢查好加工面是否發(fā)生錯位．如果發(fā)生錯位可以使用千斤頂對縫隙平面進行調(diào)整。當兩片螺母緊同后．用加熱器進行加熱。使之更加牢同。在對座環(huán)進行密封時．要注意焊接的部位沒有損傷．要求滿足工程技術要求。在檢測完焊接后，再次測定螺栓的伸長量．如果超出了規(guī)定的范圍，需要對螺栓進行加同處理焊接時．我們采用對稱焊接法來避免座環(huán)發(fā)生變形．在確定座環(huán)的安裝中心時．要對座環(huán)的水平度進行計算．然后將座環(huán)放在安裝墩上．進行初步找位．要求與組裝中心和安裝高度方向相對水輪機中心的偏差控制在設計及規(guī)范要求的范圍內(nèi)。調(diào)整水輪機中心的高度。借助經(jīng)緯儀對座環(huán)的高度進行測量．同時還要測定頂蓋、底環(huán)安裝的水平高度。將楔子、墊板和螺栓焊接在安裝墩上．座環(huán)周圍用螺栓固定．用楔子調(diào)整水輪機和座環(huán)安裝的水平度．使水平度滿足要求。調(diào)整好水平度后，還要進行水平度的檢查。檢查安裝墩和螺栓之間有沒有空隙，防止水平度出現(xiàn)異常。在安裝蝸殼時。要注意焊接過程中各個裝配面是否發(fā)生變形。在進行蝸殼焊接工藝時．進口短管應該與蝸殼進行預先安裝．之后再次確認座環(huán)的中心位置和高度。在使用蝸殼檢測壓管裝配時．要注意管道內(nèi)的清潔和暢通。進行蝸殼焊接時．也要檢測有沒有岡為焊接而導致安裝障礙安裝蝸殼之后要對蝸殼進口進行調(diào)節(jié)．使各種尺寸符合要求．焊接完成后．檢查高度和位置．最終確定安裝尺寸。在安裝底環(huán)和尾水管時．要測量座環(huán)配面的水平中心和高度符合要求。在預定地點．按照標記打定位銷進行定位．將組裝完畢的底環(huán)和尾水管放在標記的座環(huán)下面．調(diào)整與座環(huán)的相關位置．將螺栓擰緊。檢查座環(huán)上部。測量頂蓋的方位，及時調(diào)整底環(huán)。消除安裝時產(chǎn)生的誤差。從吊物孔中吊人上部尾水管，放置在預定位置與尾水肘管和基礎環(huán)組裝，裝配時應保持測管內(nèi)清潔和管路暢通。管道的暢通很重要．能夠影響整個工程的施工效率和質(zhì)量．只有保證了管道的清潔和暢通．才能保證水輪機的壽命。