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1、 水 利 水 电 科 技 进 展 简化 小水 电机组 的调速 系统 1 9 9 5年 8月 差 孔繁植 张德虎 ( 河 海大 学南 京2 1 0 0 9 8 ) ( 河北 省水 利厅 水 电姓石家 庄0 5 0 0 2 1 ) W 7 z 3 2 摘要本文 通过 调 查研 究 ， 详 细分 析 了我 国小水 电机 组 简化 调遣 系统的 必要 性 ， 并介 绍 了 目前 采 用的 几 种 简化 调速 系统 的性 能及 有 关参 数 ， 将 P O 型 操 作器 与 TT 型 、 _ T型 调速 器 作 了价格 比较 ， 最 后对 在 什 幺情 况 下选 用 简 化调逮 系统和 自动 调遣 器提
2、 出 了具 体建 议 。 ， ，、 关 键 词 ： 型 查 皇 些 调 遣 器操 作 器关 闭 时 间 撕j 巾 L 钮 洞透笨 乌 建 国 4 5年来 ， 我国小水 电装 机容 量 已达 1 5 O 0 0 MW ， 约 占 全 国水 电总 装机 的 三 分 之 一强 。 有 力地 支援 了 乡镇 工业 的发展 和农村 电气化事业 但是 自 8 0年 代以来 ， 由于价格 上涨等 因素 ， 使得 小水 电的造价大幅度上升 ， 由过 去的 1 O O o 1 5 0 0元t k W 上 升到 目前的 3 0 0 0 5 0 0 0元 k w 左 右 + 甚 至更 高 ， 严 重 制 约 了小
3、水 电的继 续发 展 ， 如何 降低 小 水 电的 造价 ， 已成 了小 水电界各方人士关心的事情 。 本文就 国 内在简化水轮机调速 系统方面 所做 的工作 作一 综台介绍 。 l 简化 小水 电机组 调 速 系统 的 必要性 在 我 国农 村 3 0 0 k W 以 上的小 型 水轮 发 电机组上 ， 以往 多采用机械液 压型调速 器 。 这 在 8 0年 代 以前 ， 由于当 时生产 水平 的限制 ， 小水 电机组 多为孤立 运 行 ， 或并人 小 电网运 行 ， 为了保证能有较好 的供 电质量 ， 安装 自动 调速器是 完全必要的 。但是 ， 改革开放 以来 ， 我国的 电力工业随着
4、国民经济 的发展也有了 很大 发展 ， 大 电阿的复 盖面越 来越广 ， 绝 大多 数小型水 电站 为了提高其效益和供 电质量 而 并人大 电同运行 ， 或者并 人地 区性 电网运行 ， 孤 立运 行的小型水 电站 已经很少 了。在这种 情况 下 ， 小 型水 电站 占系统容量的 比例很 小 ， 主要 发季 节性 电能 ， 即所谓“ 以水 定电” ， 运 行 在 基荷 ， 带 固定 负荷 ； 没有调 频 任务 ， 更 多的 情 况是不 具备调 频 条件 ， 此时 自动调速 器 仅 作 为手 动开停机和 手 动调 负荷 用 ； 由于 电站 容 量小 ， 起 不了备 用作 用 + 因此 ， 系统
5、对这 些 小 水 电机 组也无迅 速 投入 的要求 ， 所 配备 的 自动调速 器发挥不了 自动调速 的作 用。 自动 调速 器结构复 杂 ， 运行维 护技 术要 求高 、 难 度 大 + 不少 农村水 电站 缺少这 方面 的专业 技 术 人员 ， 运行 维护水平跟不 上 + 另外 自动调速 器 的价 格贵 ， 增加 了投资和运行 维护费用 。 根据 湖南 省涟 源市小 水 电统 计资 料 ， 机 电设 备 约 占 电站 总投资的 4 6 ， 而调速 器却 占了机 电 设 备 总 投 资 的 2 2 。该 市 东 风 电 站 ( 2 2 5 0 k W ) 采 用 YT 一 6 0 0型调速器
6、 ， 当时增 加投 资 4万元， 使得单位 k W 投资增加了 8 0多 元 ， 另一 个 电站 ( 4 2 5 0 k W ) 同样 装 了 四 台 Y3 6 0 0型调速器 ， 这 两个 电站的六 台调速 器 自安装 后一直未 投入运 行 ， 五年 来 自动调 速 器的贷款利息 已达 l 2万多元 。 表 1为河 北省 几个小型水 电站 自动调速 器的设 置和 使用情 况 调查表 从表中 可以看 出 设 置的 自动调 57 表 1 河 北省 部分 小型 水电站 自动 调 逮 器的设 置 和运 行 情 况表 速 器并未 发挥 自动调 速器 的作 用 ， 仅 在开停 机和 调节 负荷时起 了液
7、动 或手 动操 作器 的作 用 又如江 苏省溧水县 方便 水库的一台 TT一 7 型和 一台 由福 建 省 松溪 无线 电厂 生产 的 电子调速器 ， 虽在 原华东 水利学 院专 业教研 室的帮助 下 ， 调试投 入运 行了一段时 间， 终因 运行 维护 水平跟 不 上， 被 迫停 用而退 回到手 动操 作。 鉴于上述情 况 ， 我 国 小水 电界 的有关专 家和 有识之 士早就 提 出建议 ， 简化农 村水 电 站 的水轮机 调速 系统 ， 并 在工程 实践 中进行 了探索和实践 。 2 简化水轮机调速 系统 的措施 国内在简化水 轮机调速系统方面 已做了 不少工作 ， 概 括起 来有 以下
8、几 个方 面 。 2 1 电 、 手动调 速 器 ( 有 的地 方也 叫电动 调 速 器或半 自动 调速器 ) 它是 在原有的手动调 节装置 上加装了异 步 电动机 和减速 装置 ， 并配备 了 电气 控制 回 路和 限位 行程 开关 ， 可 以实 现 自动 开机 、 关 机 、 事故 停机 和 负荷点 动调 节 目前 ， 多应 用 在 5 0 0 k W 以下 的机组 上 。其特 点是 简单 易 行 ， 投资 省 ， 仅需 3 0 0 0元左 右 ， 约 为 TT型调 速 器 价格 的 1 3 1 8 ， 运 行维 护 工作 容 易 ， 使 用十分广泛 2 2 WDS T微电 脑电手动 调速
9、器 这是厦 门海 洋 电子仪器厂和杭 州农村 电 5 8 气化 研究所 联合研 制成功 的 ， 它 主要 是 在半 自动调速 器 的基础上加装 了微 电脑 。微 电脑 主要 起测量 、 判断和输 出调节信号的作用 ， 它 的调 节精度 较高 、 调节性 能优 于半 自动调 速 器 价 格相 当于机械液 压型调速器 的 2 0 3 O ， 价格性 能 比要高 于机液调 速器 的 3 4 倍 。主 要应 用 于 闽浙 地 区。其 调 速 功 分 为 7 3 5 ， 1 4 7 0， 2 9 4 0 5 8 8 0 ! ( 7 5 ， 1 5 0， 3 0 0， 6 0 0 k g m) 四档 ，
10、关 闭时 间 - s ：6 1 5 s 。 2 3 T C型操 作器 电、 手 动调速器 的关 机时间不能调 节 ， 系 统故 障时 电源 不能 保证 。 由杭州农村 电气化 研究所 研制 的 T C 型操 作器成功 地解决 了这 一问题 。这 种装置 适用于并阿而不参予调频 的运行在 基 荷 的小 型 水 电站 。首 台 TC 一 1 5 O 型操 作器 安 装 在浙 江 省 桐庐 县 萧 岭二 级 电 站 已经 安全运行 了五年 多。TC型操作器 已 于 1 9 9 0年 5月 3 1日通 过 了部级 鉴 定 ， 目前 有 TC一 1 5 0 、 TCD一 1 5 0 、 TC D一 3
11、0 0三 种 型 号 ， 关闭 时间在 2 5 1 2 5 s间可 调 ， 价 格在 0 5 0 8万元 台 ( 1 9 9 2年 2月份价 格) ， 比同容 量的 TT型调速 器便宜约 1万元 左右 。其特 点是利用其开机操作后 ， 使接力器内的弹簧 压缩 蓄能 ， 在 事故 或操 作电源 消失时 ， 蓄能 弹 簧使机组 自动关 闭 ， 提 高 了机组 的安 全性 ； 调 整接力器阀盘上节流孔的开度， 可以调节关 闭 时间， 以与 具体 电站 的调 节保 证 时间相 匹 配 T C型操 作 器的应 用范 围和系统原 理 图 分 别 如 图 1 ， 2所 示 。 1 Tc推 怍器 啦 l 】
12、范 附 【 塞 2 I C 型操 作器 系缱 原理 小意 图 1 活 塞 ； 2 弹簧 ； 3 连 杆 ； 4 丝杆 5 手轮 ； 6蒗轮 体 ： T 攫 形块 B 位 置开 关 ； 9 切换轩 ； l O 不锈钢套 1 1脱扣机 树杠 杆 ； 1 2 壤 动脱扣 机构 ， 回复弹 簧 2 4 P O型水轮机 机械 液压操作器 P 0 型 水轮机 机械液 压操作 器也 只适 用 于并 网、 不参 予调 频 、 带 固定 负荷 水电站 。它 是 由天津传动设计研究所和江西 省上铙水 动 力 机 械 厂 联 合 设 计 并 由后 者 生 产、 相 当 于 YT型调 速器切 换为液 压手 动操作 时
13、的控制 系统 。首 台 P O型操 作器安装在江西 省玉山 县 的灰 弄 电站 ， 并予 1 9 8 7年 1 2月份 通过 了 部 级 鉴 定 。河 北 省邯 郸市 的宿 风 电站 ( 2 5 0 0 k W ， 2台 P O 型水轮 机操 作器 ) 和浙江 的 一些 电站装有此装 置 该装置结构简单 ， 没有 制造精 度 高的 飞摆 、 缓冲部 件和相 应的 杠杆 传递 系统 ， 与 同容量 Y T 型调 速器相 比， 其压 力油罐 容 积也 小些 ， 选 用经济 耐 用的叶 片泵 代替 昂贵 的螺 杆泵 ， 自身耗能很少 ， 一 台 PO一 2装置 与 一 台 T T一 3 0 0装置
14、相 比， 一 年 可 节 省 能 耗 开 支 1 0 0 0 多 元 ， 其 性 能 已经 达 到 8 0 年代初 期美 国的 WOODWARD公 司同类产 品的水平 及标书要 求 。 其 主要功能有 ： 自动 遥控或手 动机旁开 、 停机 ； 使机组带 固定 负 荷运行 ； 紧急事故停机 ； 提供水轮机刹 车 装置 的压力油源和事故刹车 电磁 阀。 该 装置 调速 功在3 0 0 0 J以上者采用两级 液压放大 系统 ， 以下者为一级液 压放大 系统 。 油压装置 与操 作器为一体 ， 并 可 自动补气 ， 关 闭时 间可在 2 1 2 s间整定 。 目前 厂家生产 的 主要产 品规格 及性
15、能指标如表 2所 示。据 生 产 厂家 1 9 9 2年 8月提供 的 P O 型 、 YT 型和 r T 型装置 的价格 如表 3所 示 。从表 3中可 以看 出， P O 型操 作器要 比同容量的 TT型调 速器 价廉 1 0 0 0 4 0 0 0 元 台 ， 并 随 着容量 的 增加 ， 显然选 择 P O一 2型操作器是合理 的 。 P O 型操 作 器 与 YT 型 调 速 器 比较 ， 价 恪差在6。 o 0 1 2 0 0 0 元 台 ， 随着调 节功 的增 n 口 ， 两者的价格差逐步减小到6 0 0 0 元 台。 3 几 点建议 3 ， l 从这 次调 查情 况看 虽 然
16、T C型 和 P O 型 操 作 器在 经 济上 要 比 TT 型 和 YT 型 廉 价 但现场使 用并不普 遍 ， 主管部 门和设计单 位比较容易接受操作器， 而使用单位倾向于 要 自动调速 器 这里牵及到 思想认识问题和 宣传 、 推 广应用 问题 ， 要使 现场 工作人员从思 想上 真正接受 ， 并乐意使用操作器 59 表 2 P O 型操 作 器的规 格 及主 要性 能指 标 表 3 P O型椽怍器和 TT型 YT型调蘧 器 参考 价 格表 号 号 号 TT 3 5 8 00 0 YT 3 0 0 2 3 0 0 0 P( ) 一 1 7 00 0 TT 75 1 0 00 0 YT 6
