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電力技術
水輪機仿真儀
時間：2022-11-06
中試控股技術研究院魯工為您講解：水輪機仿真儀
ZSTG2000水輪機調速器和機組同期綜合仿真測試系統
ZSTG2000水輪機調速器仿真測試儀，別名：水輪機調速系統仿真測試儀。英文名（Hydraulic Turbinegovernor Simulationtester）是中試控股針對于水力發電調速系統、水力發電自動準同期系統特性檢測與華中科技大學聯合開發的一種綜合性測試平臺，儀器可以完成水輪機調速系統的空載擺動、空載擾動、甩負荷、不動時間，調速器靜特性，接力器開關規律、仿真開/關機支持，頻率死區測量、負荷響應試驗和跟蹤電網一次調頻等試驗項目,自動生成各種類型的試驗報告，ZSTG2000水輪機調速器仿真測試儀還可以做通用錄波器和頻率發生器使用，并且系統采樣頻率可以達到4KHZ，這大大拓寬了儀器的使用范疇，增強了儀器的靈活性。
ZSTG2000水輪機調速器和機組同期綜合仿真測試系統內部集成了5種不同類型的水輪機組模型，儀器可以執行這些模型的仿真功能，使之與調速器構成閉環系統，使調速器在沒有與真實機組連接的情況下也可以很方便的完成動態檢測。
水輪機調速器是水輪發電機組非常重要的輔 助控制設備之一。它的運行品質的好壞直接決定了機組的安全和穩定運行。降低水輪機調速器的故障率是提高機組運行可靠性的最行之有效的手段。
始于1986年 ? 30多年專業制造 ? 國家電網.南方電網.內蒙電網.入圍合格供應商
1.1 ZSTG2000水輪機調速器和機組同期綜合仿真測試系統簡介
ZSTG2000水輪機調速器和機組同期綜合仿真測試系統是湖北中中試針對于水力發電調速系統、水力發電自動準同期系統特性檢測而開發的一種綜合性測試平臺，中試控股儀器可以完成水輪機調速系統的空載擺動、空載擾動、甩負荷、不動時間，調速器靜特性，接力器開關規律、仿真開/關機支持，頻率死區測量、負荷響應試驗和跟蹤電網一次調頻等試驗項目,自動生成各種類型的試驗報告，ZSTG2000水輪機調速器和機組同期綜合仿真測試系統還可以做通用錄波器和頻率發生器使用，并且系統采樣頻率可以達到4KHZ，這大大拓寬了儀器的使用范疇，增強了儀器的靈活性。
ZSTG2000水輪機調速器和機組同期綜合仿真測試系統內部集成了5種不同類型的水輪機組模型，中試控股儀器可以執行這些模型的仿真功能，使之與調速器構成閉環系統，使調速器在沒有與真實機組連接的情況下也可以很方便的完成動態檢測。
1.2ZSTG2000水輪機調速器和機組同期綜合仿真測試系統特性和技術參數
1.2.1 軟件系統
ZSTG2000水輪機調速器和機組同期綜合仿真測試系統具有功能強大的軟件系統，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 各種試驗的試驗環境設置和儀器設置自動保存
5 內置混流式，軸流轉漿式，沖擊式，貫流式和非線性5種機組模型，滿足不同類型調速器的仿真支持
6 自動計算各種試驗的試驗參數
7 簡單方便的通道濾定方式
8 中試控股使用U盤或移動硬盤等存儲設備方便的導出試驗數據
9 實時繪制試驗曲線，并且提高多種曲線分析工具，使用戶可以對曲線進行任意縮放和定位操作
10 Windows XPE操作系統，可以實現軟件系統自我保護與恢復，防止病毒攻入與侵蝕
11 采用防抖動處理，避免用戶錯誤操作
12 對輸入信號進行實時監測，及時自動切除超過量程范圍的輸入信號，保護信號采集通道和儀器
1.2.1 ZSTG2000水輪機調速器和機組同期綜合仿真測試系統硬件系統
ZSTG2000水輪機調速器和機組同期綜合仿真測試系統硬件系統特性和技術參數如下：
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路無源節點開關量測量通道
4> 2路有源節點開關量測量通道，開關信號輸入電壓范圍12V~220V
5> 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
6> 2路有源節點開關量測量通道，開關信號輸入電壓范圍12V~220V
7> 1路4-20mA模擬量輸出通道,輸出誤差0.2%
8> 1路頻率輸出通道，頻率分辨率為0.001HZ，45Hz-55Hz范圍內輸出誤差0.001HZ，輸出電壓幅值AC12V
8> 觸摸屏方式實現人機交互
9> 中試控股儀器自帶8G數據存儲空間
10> 12.1寸大彩屏顯示
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1）由兩個因素構成①調速器外部功率較大的電氣設備啟動/停止 ②調速器外部直流繼電器或電磁鐵動作/斷開
分析：機頻與接力器出現抖動調速器受外部干擾
處理：①檢查并妥善處理微機調速器的機柜和微機調節器殼體的接地
②外部直流繼電器或電磁鐵線圈加裝反向并接（續流）二極管；接點兩端并接阻容吸收器件（100Ω電阻與630V，0.1μF電容器串聯）
2）開機過程中，機組轉速未達到額定轉速，殘壓過低；或機組空載，未投入勵磁；機組大修后第一次開機，殘壓過低，機頻信號出現跳動，接力器跟隨抖動
分析：機組頻率信號源受干擾
處理：機組頻率信號（殘壓信號和/或齒盤信號）均應采用各自的帶屏蔽的雙絞線接至微機調速器，屏蔽層應可靠地在一點接地。頻率信號線不要與強動力電源線或脈沖信號線平行、靠近布置
3）抖動現象無明顯規律，似乎與機組運行振動區、運行人員操作有一定聯系
分析：接線松動、接觸不良
處理：檢查微機調速器接線端子、電液轉換器等電/機轉換裝置、導葉接力器變送器、機組功率變送器、水頭變送器及調速器內部接線的連接情況，并加以相應的處理
4）調節器輸出作較大幅度變動時主配壓閥跳動、油管抖動、接力器運動出現過頭現象
分析：導葉接力器反應時間常數Ty值偏小
處理：減小電液（機械）隨動系統的放大系數，從而使接力器反應時間常數Ty取較大數值
4、運行中調節模式自動切換
調節模式自動切換現象分為以下兩種情況：
1）機組并網運行調速器在功率調節模式下工作，自動切換至開度調節模式下工作
分析：機組功率變送器有故障或斷線
處理：檢查切換后的開度調節模式下的微機調速器讀入的機組功率值，若與機組實際功率有較大差別，與導葉實際開度不相適應，則可確認為機組功率變送器有故障或斷線，應檢查并排除其故障
2）機組并網運行調速器在功率調節或開度調節模式下工作，自動切換至頻率調節模式工作
分析：電網頻率變化過大或測頻環節有故障
處理：機組并入小電網或帶孤立負荷，這種切換是合理的，若電網頻率變化過大，不必強行切換至功率調節或開度調節模式下工作。
機組并入大電網，若電網頻率十分穩定，則這種切換應足夠重視，應觀察電網頻率變化情況，并檢查微機調速器的頻率測量及顯示結果。可將其切換至開度調節/功率調節模式工作，觀察一段時間，以確認頻率測量環節的工作是否正常。
5、甩負荷過程中出現的不正常現象
其現象分為以下六種情況：
1）甩100%負荷過程中，導葉接力器關閉到最小開度后，開啟過于遲緩，或重啟過快，使調節時間過長
分析：PID調節程序中負限幅整定不當
處理：合理設定負限幅值
2）甩>75%額定負荷過程中的水壓上升值過大
分析：導葉接力器關閉時間過短
處理：檢查是否接力器最短關閉時間過短，若是，按調節保證計算，加長導葉接力器關閉時間值
3）甩>75%額定負荷過程中的機組轉速上升值過大
分析：導葉接力器關閉時間過長
處理：檢查是否接力器最短關閉時間過長，若是，按調節保證計算，縮短導葉接力器關閉時間
4）甩>75%額定負荷過程中的水壓上升和/或機組轉速上升值過大
分析：兩段關閉特性不合要求
處理: 按調節保證計算，調整兩段關機速度及拐點，或重新進行過渡過程仿真計算，尋求合理的兩段關閉速度及拐點，重新進行整定
5）甩>25%額定負荷時，導葉接力器的不動時間過長
分析：調速器轉速死區ix偏大
處理：①檢查并減小機械液壓系統死區
②適當增大綜合放大系數
③適當加大Tn或KD值
6）機組油開關未動作，仍在“合上”位置，但送給調速器的機組油開關接點斷開，導致甩負荷或減負荷
分析：機組油開關接點誤動作（斷開）
處理：①完善機組二次回路電源接線，防止機組油開關輔助繼電器誤動作
②微機調速器程序中對油開關輔助接點進行斷開延時處理（但應慎重）
6、 與水頭有關的故障現象
水頭有關的故障現象分為以下三種情況：
1）開機過程中，機組頻率到不了額定頻率50Hz
分析：空載開度運行值偏小
處理：①人工設定的水頭值高于實際水頭值，使查表插值得到的空載開度值小于應有的空載開度，需人工設定正確水頭值
②程序中的設定的空載開度值偏小，應根據水電站實際空載開度修正
2）導葉接力器增大不到合理的最大開度
分析：①電氣開限增大不到應有的最大值②導葉反饋調整偏大
處理：①人工設定的水頭值高于實際水頭值，使查表插值得到的電氣開限最大值偏小，應人工設定正確水頭值
②程序中的電氣開度限制最大值的節點值小于應有的值，應修正上述節點值
③導葉反饋調整偏大
3）機組效率降低，運行中振動偏大
分析：①雙調整調速器可能是協聯關系不正常 ②機組運行于氣蝕區
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