摘要：调速器是用以保证水轮发电机的频率稳定、维持电力系统负荷平衡，并根据操作控制命令完成各种自动化操作的装置。在建设智能电网的大环境下，水力发电厂的调速器也不断进行着更新换代。某电厂的每一台机组都装有一套调速器装置，共有三种型号，PFWT-100型调速器、CVT-100型调速器和WBDT-100型调速器。现对三种调速器的性能特点及运用方法等方面进行比较分析。
关键词：调速器；性能特点；运用方法；比较分析
一、背景
水力发电厂即水电厂，是把将水的位能和动能转换成电能的工厂。它的主要生产过程是：从河流高处或其他水库内引水，利用水的压力或流速冲动水轮机旋转，将重力势能和动能转变成机械能，然后水轮机带动发电机旋转，将机械能转变成电能。水轮机调速器是水轮发电机组非常重要的辅助控制设备之一，它运行品质的好坏直接决定了水轮机组是否可以安全稳定运行。某水电厂的各机组均配有调速器装置，从机械液压式调速器到电液调速器，从到步进式调速器到伺服电机型微机调速器以及数字式调速器，电站调速器的更新换代也涵盖了其整个的发展历史。
二、液压随动系统比较
在水轮机调速器中，机械液压部分的主要功能是将微机调节器的输出电信号成比例的转换成接力器的机械位移，并以足够的大的推力驱动导水机构，控制进入水轮机的水流大小，实现机组转速和功率的调整。某电厂所应用的三种型号的调试器系统最大的区别就在于液压随动系统的差异，这也直接导致了三种调速器在调节响应能力、运行维护上的不同。
2.1 PFWT-100型调速器
PFWT-100型调速器应用于电气控制部分是以可编程控制器M340作为硬件的主体，辅以输入、输出继电器板、隔离变、电源转换板、开关电源、反馈传感器、伺服电机驱动模块、触模屏等组成。它的机械液压系统由主配压阀、引导阀、紧急停机电磁阀、伺服比例阀、切换阀、伺服电机位移转换器、双精滤油器等组成。其中电液转换部分采用双冗余结构，一套为伺服比例阀，另一套为伺服电机位移转换器（自复中），正常电液转换以伺服比例阀作为主用。
该型号调速器整个系统控制阀均为板式集成块结构，没有明管路，结构简单。可以通过切换阀转换比例阀和电机式自复中装置的输出控制，从而实现比例阀和电机控制。当比例阀主用时，核心部件为比例伺服阀。该阀实际上是一种电气控制的引导阀。其作用是把微机调节器输出的电气信号通过电磁铁和线圈的相互作用转换为成比例的流量输出信号。
三、性能特点比较
3.1 PFWT-100型调速器
PFWT-100型调速器调节规律采用适应式变参数PID（比例、积分、微分）调节，开机过程采用二段开机方式。它由交、直流电源双路供电，互为备用。零升状态时频率自动跟踪50.00 Hz，远方或现地增减可改变频率给定值。一次调频功能可在远方、现地投退，正常时应投入，投入时，如系统频率变化超过设定死区，调速器将按调差系数bp自动增减有功。一次调频动作时闭锁AGC调节信号，保证有功调节指令不相互干扰。调速器还配有双精滤油器，一个工作时另一个备用。两组间切换时，可确保油路不中断，不影响正常运行。它的机械过速保护装置由安装在大轴上的紧固圈（含过速摆）、液压阀、液压阀触动臂、支架组成。液压阀通过压力油管与调速器液动停机阀相连，正常保持带压状态，机械过速保护动作时，液压阀接通排油使调速器液动停机阀失压动作，从而使导水叶全关。机械过速保护装置动作后的复归，需要手动复位液压阀触动臂。该型号调速器水头信号来自上游水位计，经公用LCU，通过通信方式送至调速器。它的一次调频动作最大有功调节值为机组额定出力的10%，但调节最大不会超过机组的额定功率。机械过速动作值142%nH（各机组在该值附近稍有区别）。导叶紧急关闭时间调整为6-8秒。下表为PFWT-100型调速器设备参数。
PFWT-100型调速器规范
四、运行方式比较
4.1 PFWT-100型调速器
PFWT-100型调速器具有自动、电手动和机手动三种运行方式，正常运行在自动方式，在并入大电网状态时，三种运行方式可无扰动切换。需要切至手动方式时，按调速器面板上的“导叶电手动”按钮可自动切电手动运行，按“导叶机手动”按钮可自动切至机手动运行。
正常情况下，自动开机时，调速器处于自动状态。水头与当前测得水头一致。中控室或机旁盘发开机令后，调速器接收到开机令，导叶逐步开至空载开度，当满足自动准同期并网条件后，合上断路器，完成自动开机。
机手动是通过电机操作手柄来控制导叶开度。电手动属手动的辅助功能，可操作面板“增加/减少”把手控制导叶开度。需手动运行时，以“机手动”为主，并有专人现场监视。
手动开机时，机组处于备用状态，投入总冷却水，并检查各部水压正常，待水导水压正常后，延时30秒将调速器切“机手动”，用电机操作手柄开导水叶至空载（空载开度一般为15%-20%），再调整转速至额定值[3]。
手动停机时，有功减到零后，将调速器切“机手动”，用电机操作手柄关导水叶到空载。
当无功减到零拉开发电机开关，手动逆变灭磁，关导水叶到零，待机组转速下降到加闸转速时，手动加闸，当机组停稳4分钟后，撤消风闸并复归冷却水。
紧急停机时，按紧急停机按钮，实现紧急停机。
五、结束语
通过以上对比，可以看出该厂不同的调速系统均能满足水电厂日常运行需要，但CVT-100型调速器更具优越性。总体来说该调速器具有结构简单、抗污能力强、重复性好、工作稳定可靠等优点，在液压随动系统中采用了新的控制技术，应用了新型的材料，同时采用了最流行的模块化组装，这一切都为调速器的进一步发展提供更好的思路，更加有利于电网品质的保证，同时达到节能减排的作用，对智能电网的发展提供了坚实的基础。近几年兴起的PCC(可编程计算机控制器)控制技术采用32位CPU处理器。较常规PLC可编程控制器的16位处理器具有更快的响应速度，同时具有多任务,同时处理的功能，因此可以结合数控阀进一步提高调速器系统的品质。
参考文献
[1]沈祖诒.水轮机调节系统分析[M].北京：水利电力出版社,1991.
[2]王兆义.可编程控制器教程.机械工业出版社,1992.
[3]朱克刚,卢江,吴正良,章卫光,胡军,郑贤喜,等.某电厂运行规程[S].某电厂,2017.
[4] CVT/ZT-XX数字式水轮机调速器原理与使用说明.中国水利水电科学研究院自动化所.