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【摘 要】水轮机调速器是水轮发电机主要组成部分之一，它的调节性能好坏直接影响调节系统的品质和电能的质量， SWT-2000水轮机调速器ZFL/D型调速器液压装置是一种基于全液控自复中式主配压阀为核心的电液控制系统，是一种全新概念的具有开创性的调速器液压装置。察汗乌苏水电站调速器采用的是伺服比例随动装置，用伺服比例阀直接控制主配压阀，其结构简单，操作安全、方便、可靠，与电气控制柜相配套，除了常规的伺服阀控制功能外，它还具有容错控制功能。具有可靠性高调节速度快，耗油量小的突出特点。适应电站无人值班和少人值守的要求。
【关键词】调速器；伺服比例阀；主配；反馈
察汗乌苏水电站位于新疆和静县境内，地面厂房，电站形式为坝后式，装设3*103MW水轮发电机组，电站总装机容量309MW，在系统中承担调峰调频任务。该站水轮机调速器采用的是国电南京自动化研究所的SWT-2000型调速器，它主要用于大中型混流式水轮机的自动调节与控制，在充分考虑了PLC和IPC两种机型的优点基础上，充分发挥了PCC （可编程计算机控制器）的技术特点，是总结了双微机调速器和全可编程调速器的经验成果而研制的一类新型调速器。
1 机械液压系统的特点与构成
该系统的组成包括：电液伺服比例阀、主配压阀、容错及手动控制阀、紧急停机阀、切换油路用阀、手动调节速度用的单向节流叠加阀及节流阀、双切换滤油器及其上的测量滤芯内外压力的压力表和差压发讯器、控制油总阀等。
主配压阀组成包括：阀体、阀套、阀芯、上下两端复位弹簧及定位件、阀芯位移传感器及拒动发讯器、开关机时间调节螺母等。
2 电液随动装置各部件简介
2.1 主配压阀
正常情况下系统处于平衡位置，即主配压阀（简称主配）阀芯处于中间位置，Q1、Q2控制油路把伺服比例阀的二个控制口分别与主配液控腔C、D联接起来。主油腔P、T、A、B之间皆不通，不向主接力器配油，主接力器位置不动。当电气信号使电液伺服阀的压力腔P与主配液控腔Q2相通时（同时电液伺服阀的回油腔T也与“主配”液控腔Q1相通），主配阀芯在D腔油压作用下压缩下弹簧向下移动，促使主配A腔与进油腔P相通，B腔与回油腔T相通，于是“主配”通过A腔向主接力器关闭腔配油，而主接力器开启腔的油通过B腔回油到回油箱。结果，主接力器就向关闭方向移动。此时接力器位移传感器向电气综合放大环节送出一个负反馈信号，电液伺服阀于是回复“中位”，主配液控腔Q1、Q2不与伺服比例阀的P或T联通，因此主配C与D腔之间无压力差，主配阀芯在下端弹簧的作用下向上移动，回复到中间位置。此时，主配停止向主接力器配油，主接力器停止移动。
当电气信号使伺服比例阀压力腔P与主配液控腔Q1相通，回油腔T与主配液控腔Q2相通时，主配阀芯运动过程及主接力器移动过程与上述情况相反。
主配上端中心装有二个调节螺母，用来分别限制主配操作油开口大小，从而限制操作油的流量，达到调节主接力器开关时间的目的。
2.2 电液伺服比例阀
电液伺服比例阀的是把输入的电气控制信号转换成相应输出的流量控制，把输入的电气控制信号转换成输出的流量控制，所谓调速系统处于伺服运行工况，即是指伺服比例阀在运行的情况下，其阀芯装备了位置控制传感器，使得滞环和不重复性均很小，因此控制精度很高，。在电磁铁断电时，阀具有“故障保险”位置，最大特点是电磁操作力大，体积小、耐污染能力及防卡能力强。是普通电液伺服阀所无法比拟的。
2.3 紧急停机阀及切换阀
紧急停机操作既可以与电柜或监控系统配合，实行远方控制，也可以操作机柜上的控制把手来现地控制。动作时，紧急停机阀关闭导叶，切换阀则切除伺服阀回路，确保可靠停机。另外，该阀都采用了双电磁铁线圈控制，自带定位功能，动作时线圈只短时通电，这样即延长了线圈的寿命，又保证了阀芯动作的可靠性。
2.4 双联可切换滤油器
它有两只滤芯，在滤芯的前后级各有一压力表，用它可直接读出滤芯前后的压力差，当滤芯前后压差达到0.35MPa，发讯器就点亮报警，提示更换正在使用的这只滤芯。自身不生污染。
3 系统调节原理
如图2，自动控制回路包括两种方式，正常情况下通路为：电气控制柜输出控制信号（连续电压）—伺服阀功放—伺服比例阀—切换阀—主配—接力器，该控制的稳定性和精度靠三个闭环反馈来实现：伺服阀位移反馈、主配压阀位移反馈、主接力器位移反馈。异常情况下（在伺服阀发生故障时），装置自动切除伺服阀控制，并切换到容错控制阀组，其通路为：电气控制柜输出控制信号（断续脉冲）—容错控制阀组—切换阀—主配—接力器。此时仍能维持接力器自动闭环控制，但精度有所降低。
紧急停机操作是通过操作紧急停机阀完成，其直接控制主配压阀完成关方向动作。
手动控制通路为：手动控制开关（断续脉冲）—容错控制阀组—切换阀—主配—接力器。通过主配压阀自动复中和模拟式导叶开度传感器来保证接力器稳定在某个位置。
结束语：
察汗乌苏水电站调速器采用的伺服比例随动装置，机械液压部分与传统调速器的结构不同，主配压阀的上下移动是靠输入与输出流量控制的，而移动的位移量比例于流量的大小，而且位移量的行程可根据实际情况进行调节，可以说这正是新技术，新工艺在实际中的应用。
参考文献：
[1]SWT-2000水轮机调速器ZFL/D型单调节液压装置技术说明书及用户手册（V2.0）.
[2]沈宗树，钟承纲.流式水轮机调节系统动态特性分析[J].水利水电技术，1979（06）.
[3]回士光.速器的主要作用、类型及动态品质指标[J].中国水能及电气化，2009（Z1）.
[4]王柏林.轮机最优PID调节器[J].大电机技术，1987（04）.
【关键词】调速器；伺服比例阀；主配；反馈
察汗乌苏水电站位于新疆和静县境内，地面厂房，电站形式为坝后式，装设3*103MW水轮发电机组，电站总装机容量309MW，在系统中承担调峰调频任务。该站水轮机调速器采用的是国电南京自动化研究所的SWT-2000型调速器，它主要用于大中型混流式水轮机的自动调节与控制，在充分考虑了PLC和IPC两种机型的优点基础上，充分发挥了PCC （可编程计算机控制器）的技术特点，是总结了双微机调速器和全可编程调速器的经验成果而研制的一类新型调速器。
1 机械液压系统的特点与构成
该系统的组成包括：电液伺服比例阀、主配压阀、容错及手动控制阀、紧急停机阀、切换油路用阀、手动调节速度用的单向节流叠加阀及节流阀、双切换滤油器及其上的测量滤芯内外压力的压力表和差压发讯器、控制油总阀等。
主配压阀组成包括：阀体、阀套、阀芯、上下两端复位弹簧及定位件、阀芯位移传感器及拒动发讯器、开关机时间调节螺母等。
2 电液随动装置各部件简介
2.1 主配压阀
正常情况下系统处于平衡位置，即主配压阀（简称主配）阀芯处于中间位置，Q1、Q2控制油路把伺服比例阀的二个控制口分别与主配液控腔C、D联接起来。主油腔P、T、A、B之间皆不通，不向主接力器配油，主接力器位置不动。当电气信号使电液伺服阀的压力腔P与主配液控腔Q2相通时（同时电液伺服阀的回油腔T也与“主配”液控腔Q1相通），主配阀芯在D腔油压作用下压缩下弹簧向下移动，促使主配A腔与进油腔P相通，B腔与回油腔T相通，于是“主配”通过A腔向主接力器关闭腔配油，而主接力器开启腔的油通过B腔回油到回油箱。结果，主接力器就向关闭方向移动。此时接力器位移传感器向电气综合放大环节送出一个负反馈信号，电液伺服阀于是回复“中位”，主配液控腔Q1、Q2不与伺服比例阀的P或T联通，因此主配C与D腔之间无压力差，主配阀芯在下端弹簧的作用下向上移动，回复到中间位置。此时，主配停止向主接力器配油，主接力器停止移动。
当电气信号使伺服比例阀压力腔P与主配液控腔Q1相通，回油腔T与主配液控腔Q2相通时，主配阀芯运动过程及主接力器移动过程与上述情况相反。
主配上端中心装有二个调节螺母，用来分别限制主配操作油开口大小，从而限制操作油的流量，达到调节主接力器开关时间的目的。
2.2 电液伺服比例阀
电液伺服比例阀的是把输入的电气控制信号转换成相应输出的流量控制，把输入的电气控制信号转换成输出的流量控制，所谓调速系统处于伺服运行工况，即是指伺服比例阀在运行的情况下，其阀芯装备了位置控制传感器，使得滞环和不重复性均很小，因此控制精度很高，。在电磁铁断电时，阀具有“故障保险”位置，最大特点是电磁操作力大，体积小、耐污染能力及防卡能力强。是普通电液伺服阀所无法比拟的。
2.3 紧急停机阀及切换阀
紧急停机操作既可以与电柜或监控系统配合，实行远方控制，也可以操作机柜上的控制把手来现地控制。动作时，紧急停机阀关闭导叶，切换阀则切除伺服阀回路，确保可靠停机。另外，该阀都采用了双电磁铁线圈控制，自带定位功能，动作时线圈只短时通电，这样即延长了线圈的寿命，又保证了阀芯动作的可靠性。
2.4 双联可切换滤油器
它有两只滤芯，在滤芯的前后级各有一压力表，用它可直接读出滤芯前后的压力差，当滤芯前后压差达到0.35MPa，发讯器就点亮报警，提示更换正在使用的这只滤芯。自身不生污染。
3 系统调节原理
如图2，自动控制回路包括两种方式，正常情况下通路为：电气控制柜输出控制信号（连续电压）—伺服阀功放—伺服比例阀—切换阀—主配—接力器，该控制的稳定性和精度靠三个闭环反馈来实现：伺服阀位移反馈、主配压阀位移反馈、主接力器位移反馈。异常情况下（在伺服阀发生故障时），装置自动切除伺服阀控制，并切换到容错控制阀组，其通路为：电气控制柜输出控制信号（断续脉冲）—容错控制阀组—切换阀—主配—接力器。此时仍能维持接力器自动闭环控制，但精度有所降低。
紧急停机操作是通过操作紧急停机阀完成，其直接控制主配压阀完成关方向动作。
手动控制通路为：手动控制开关（断续脉冲）—容错控制阀组—切换阀—主配—接力器。通过主配压阀自动复中和模拟式导叶开度传感器来保证接力器稳定在某个位置。
结束语：
察汗乌苏水电站调速器采用的伺服比例随动装置，机械液压部分与传统调速器的结构不同，主配压阀的上下移动是靠输入与输出流量控制的，而移动的位移量比例于流量的大小，而且位移量的行程可根据实际情况进行调节，可以说这正是新技术，新工艺在实际中的应用。
参考文献：
[1]SWT-2000水轮机调速器ZFL/D型单调节液压装置技术说明书及用户手册（V2.0）.
[2]沈宗树，钟承纲.流式水轮机调节系统动态特性分析[J].水利水电技术，1979（06）.
[3]回士光.速器的主要作用、类型及动态品质指标[J].中国水能及电气化，2009（Z1）.
[4]王柏林.轮机最优PID调节器[J].大电机技术，1987（04）.