带调压阀控制的水轮机调速器的安全设计

可调，保证水压上升率不超标 。调压阀可独立于导
叶接力器进行手动开、关 ， 方便检修维护 ，提高 了
设备 运行 安全 性 。
２ 电气控制 的安全性设计
电气控制部分主要包括 Ｃ Ｕ模块 、开关量输 Ｐ 入模块 、开关量输 出模块 、Ａ Ｄ转换模块 、通讯模 ／ 块 、测频模块 和液 晶触摸屏等 （ 见图 ２ 。Ｃ Ｕ模 ） Ｐ
块 （ 开 关 量输 人 模 块 、开关 量 输 出 模 块 ） ／ 含 、Ａ Ｄ 转换 模 块 和 通 讯 模 块 采 用 日本 三 菱 公 司 生 产 的 Ｆ ２ 系 列 Ｐ Ｃ模 块 ，测 频 模 块 采 用 片 上 系 统 ＸＮ Ｌ （Ｏ ）型单 片 机 测 频 ，通 过 现 场 总 线 将 测 频 数 据 ＳＣ
更加安 全可靠。调 压阀的拒动控削保证 了水压 力上升 不超标 。该型调速 器的成功投运 为 中小型 水电站用调压 阀替代 调压 井 找 到 了一种 可靠的、经济的解决方案，值得推广应 用。图 ２ ， ２个。 幅 表
【 关键词】水轮机调节 水轮机调速器 调压阀 调压井 钢管压力 蜗壳压力
阀，则既可大波动快速开启和关闭导叶接力器 ，也
可小 波 动慢速 开启 和关 闭导 叶接力 器 。大波 动 和小 波动 的控 制速 度可 分别调 整 ，大波 动 的关 闭速度 和 调 速器 紧急停 机 的关 闭速度 是一致 的 ，小波 动 的关 闭速度 小于等 于分 段关 闭慢关 段 的速 度 。 导 叶控制 阀组 有一 路控 制油 与调 压 阀控 制 系统
虑 以调压阀代替调压井 。调压阀的作用在于：当导
叶快速 关闭 ，水轮 机 流量迅 速减小 时 ，调压 阀可 自
动开启 ，使来 自 上游管道的流量有相当一部分 （ 一
般为 ５ ％ ～８％ 的 流 量 ）从 调 压 阀泄 掉 ，随后 在 ０ ０
一
定 时 间 内缓 慢关 闭 … １。
目前生产 的调压 阀多数采用 机械液压 控制系 统 ，利用调压阀动作时排出的压力油来推动导叶快
关闭时液压联动调压 阀快速开启 ，也就是说在蜗壳
压力 还没 有上 升 时就 同步快速 打 开 了调 压 阀 ，避 免 水 流量 的快速 变化 ，抑 制水 压上 升 。调 速器 紧 急停 机 时联 动调压 阀快 速开 启 ，避 免水 压超 标 。调压 阀 拒 动时 ，导 叶接力 器 只能慢 速关 闭 ，慢 速 关 闭速度
开度 ，若 采用 主配 压 阀 ，则 导 叶接 力器 全行 程最 快 开启 和关 闭 的 速 度 可 单 独 调 整 ；若 采 用 高 速 数 字
ＳＡＬ Ｙ Ｒ ＰＷ Ｒ ０１ｏ，ＴａＮ１ Ｍ Ｌ Ｈ Ｄ Ｏ Ｏ Ｅ ２１ ６ ｏ／ ｏ ２ Ｎ ｔ ６
响 ，以满足调节保证计算 的速度。导叶接力器快速
资金 、地 形 、地 质 条 件 限 制 很 难 兴 建 调 压 井 ；为 此 ，在水 流 惯 性 时 间 常 数 不 大 于 １ 时 ，可 考 ２ｓ
１ 机械液压系统的安全性设计
新 型带调 压 阀控制 的调 速器机 械液 压系 统主要
包括三部分 ：导叶液压控制系统、调压阀液压控制
系统 和导 叶分 段 关 闭装 置 （ 图 １。导 叶液 压 控 见 ） 制 系统 既可 以采用 无油 电转 ＋主配 压 阀的型 式 ＿ ２， ２ ¨
收稿 日期 ：２ １ —０ —０ ０１ ８ ３
１ 一导叶接力 器 ２一分段关闭装置 ３一导叶控制阀组 ４一紧急停机 电磁 阀 ５ 一压力表 ６ 一手动切换接点 ７ 一调压 阀位置接点 ８ 一双联滤油器 ９ 一调压 阀电 磁换 向阀 １ Ｏ一手动切换 阀 １ 一调压 阀控制阀组 １ １ 一截止 阀 １ 一调压 阀接力器 １ 一行程换 向阀 ２ ３ ４ １ ５一导叶慢关 电磁 阀 图 １ 新型带调压 阀控制的水轮机微机调速器液 压控制 系统
小水电 ２１年第６ （ 第 １ 期） ０１ 期 总 ６ ２
第二届 “ 中国小水 电论坛”论文专辑
带调压 阀控 制的水轮机调速 器的安全设计
陈启 明’ 章旭 伟 蓝 晓 溪。 徐健 文’ 董 刚平’ （ ．武汉 四创 自动控制技 术 有 限责任公 司 湖 北武 汉 ４０６ ； １ ３０３
２ ．武义县小水电发展有限责任公 司 浙江武义 ３１０ ； ２２０
３ ．宣平 溪 水 电工程 管理处 浙 江武 义 ３１０ ） ２２０
【 摘
要 】介绍 了一种新型带调压 阀控制的水轮 机调速 器的 系统结构及 其在调 压 阀安 全控 制 方面所采取 的 多重 容错 控
制 策略 。该 型调速 器对调 压阀和 导叶接 力器各 自采 用独立 的液压控制 系统 ，其 开／ 关机 时 问也 可各 自独 立调整 ，两者之 间 实现 了联动 冗余 ，既可液压联动 ，也 可电气联动 ；调速 器将钢 管压力和蜗 壳压力作 为控 制 变量之 一引入 ，使调压 阀的控 制
速关 闭 ，如 调压 阀拒动 时导 叶不会 快速 关 闭。采用 这 种控制 方式 的调 速器 主要存 在 的问题 在 于 ：导 叶 接力 器全 行程 快速 关 闭时问 和调压 阀全 行程快 速 开 启 时间不 能单 独调 整 ，彼此 之 间相 互关 联 ，不 方便
整定 ，以致不能满足调节保证计算的要求 ， 影响机 组的安全运行 。这里介绍一种新型的带调压阀控制
０ 引 言
随着 中 国水 电 的不断发 展 ，一些 受地形 、地 质 条 件 限制还 没有 开发 的水 能资 源也得 到 了重 视 ，而
的水轮微 机 调速器 的安 全性设 计 ，该 型调速 器 已成 功 地运行 于 四川观 音岩 水 电站和浙 江宣平 溪 二级水
电站 。
水 电技术的发展也为其开发提供了可能。很多中小 型水电站经过调节保证计算需建设调压井 ，但是受
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作者简介 ：陈启明 （９９ ，男 ，总工程 师 ，主要研究 方 １６ 一） 向：水轮机控制系统 。
Ｅｍａｌ ｓｒ ｎ ｉ： ｔｏ ｇ
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７】 ・
第二届 “ 中国小水电论坛”论文专辑 也可以采用高速数字阀式液压系统 ；调压阀液压控 制系统采用高速数字阀作为液压控制的执行元件。 图１ 中导叶控制阀组 ３ 用于控制导叶接力器的