水轮机电液调节系统转速死区的测试方法与流程

本发明属于水轮机转速死区测试，特别涉及一种水轮机电液调节系统转速死区的测试方法。

背景技术：

1、随着数字化在水电领域推广，水轮机调速器多采用微机调速器模式。微机调速器精度高，运行速度快，可以快速响应频率变化引起的功率调整。水轮机调节系统的“转速死区”是指调节系统在额定转速附近对转速的不灵敏区。

2、水轮机调节系统的“转速死区”是评价调节系统性能的关键参数之一，“转速死区”越大水轮机控制系统性能越差。因此gb/9652.1《水轮机调速系统技术条件》要求对于大型调速器转速死区应小于等于0.02％。“转速死区”也导致水轮机控制系统成为非线性系统的因素之一，转速死区增加了控制系统复杂性，从而导致控制系统的准确性降低。在水轮机调速系统建模中“转速死区”是影响建模精度的主要参数之一，转速死区的大小直接影响导叶开度响应的大小，从而影响了功率变化量的大小。因此如何准确的测定转速死区是保证控制系统性能，提高仿真质量的重要技术措施。

3、目前，水轮机调速器转速死区主要通过静特性试验进行测试，通常安排在机组未充水时进行。如图1所示，静特性试验通过不断增加频率使得接力器向关方向运动，同时记录频率与接力器开度大小；等接力器完全关闭后，减少频率使得接力器向开方向运动，同时记录频率与接力器开度大小。

4、⑴.永态转差系数bp

5、

6、⑵.转速死区ix

7、两条曲线间的纵向最大区间为转速死区，即找出同一接力器开度下最大的频率偏差。但由于试验数据上无同一开度下频率偏差△fmax，有同一频率下的最大的开度偏差△ymax，通过关系式可得：

8、通过式(1)、式(2)求得转速死区。

9、现有转速死区测试技术只能在机组停机后，蜗壳、流道未充水的情况下进行试验，导致试验工况受限制，影响发电效益。现有转速死区测试是在无水状态下进行，不能真实反映机组充水运行后的转速死区。主要原因如图2所示，导叶开度在导叶接力器处测量，因而未考虑连杆拐臂处的死区、未考虑导叶水力矩特性(水流影响)，导致实际运行参数与未充水时参数不同，不能合理反映机组的运行状态，影响机组高效运行。

技术实现思路

1、鉴于背景技术所存在的技术问题，本发明所提供的水轮机电液调节系统转速死区的测试方法，本试验方法测量机组转速死区是在机组发电状态，不需要在停机无水工况测定转速死区，节约时间的同时增加发电效益。

2、为了解决上述技术问题，本发明采取了如下技术方案来实现：

3、一种水轮机电液调节系统转速死区的测试方法，步骤为：

4、步骤1，机组处于发电运行状态：在调速器控制柜引出导叶开度信号、蜗壳水压信号和接入频率输出信号；

5、步骤2，将导叶开度信号、蜗壳水压信号和频率输出信号接入测试仪；

6、步骤3，通过测试仪发出ahz频率信号阶跃量；

7、步骤4，记录导叶开度变化曲线、频率变化信号和蜗壳水压信号；

8、步骤5，查找记录数据求得蜗壳水压变化前导叶开度y1，蜗壳水压变化时刻导叶开度y2；

9、步骤6，关方向导叶开度死区为y关＝y2-y1；

10、步骤7，通过测试仪发出-ahz频率信号阶跃量；

11、步骤8，记录导叶开度变化曲线、频率变化信号和蜗壳水压信号；

12、步骤9，查找记录数据求得蜗壳水压变化前导叶开度y3，蜗壳水压变化时刻导叶开度y4；

13、步骤10，开方向导叶开度死区为y开＝y4-y3。

14、优选地，a的取值范围为0.05-0.5hz。

15、优选地，步骤3-步骤6的测试过程如下：

16、当频率在t1时刻由50.0hz升高至(50+a)hz时，接力器驱动导叶向关方向移动，导叶开度发生变化时蜗壳水压会快速变化，其水击波速可达1000米/秒，水轮机导叶与蜗壳水压传感器安装位置较近，其间距小于10米，因此忽略导叶动作与波峰形成带来的时间误差；当t2时刻接力器开度为y2时，水轮机导叶开始动作，关方向导叶开度死区y关＝y2-y1。

17、优选地，频率变化与导叶动作之间的关系可采用机组有功功率变化与导叶动作之间的关系或者机组振动变化与导叶动作之间的关系或者机组尾管压力变化与导叶动作之间的关系或者机组引水钢管压力变化与导叶动作之间的关系代替。

18、本专利可达到以下有益效果：

19、1、本试验方法测量机组转速死区是在机组发电状态，不需要在停机无水工况测定转速死区，节约时间的同时增加发电效益。

20、2、本试验方法考虑了连杆拐臂处的死区、导叶水力矩特性以及真实发电状态对转速死区的影响。

21、3、本试验方法在发电状态下测得，更贴近真实情况。

22、4、本试验方法可以拓展在线计算转速死区功能，可与大数据处理与数据库结合，测得不同共工况下的机组转速死区，形成历史数据库。

技术特征：

1.一种水轮机电液调节系统转速死区的测试方法，其特征在于包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的水轮机电液调节系统转速死区的测试方法，其特征在于：a的取值范围为0.05-0.5hz。

3.根据权利要求2所述的水轮机电液调节系统转速死区的测试方法，其特征在于：步骤3-步骤6的测试过程如下：

4.根据权利要求1所述的水轮机电液调节系统转速死区的测试方法，其特征在于：频率变化与导叶动作之间的关系可采用机组有功功率变化与导叶动作之间的关系或者机组振动变化与导叶动作之间的关系或者机组尾管压力变化与导叶动作之间的关系或者机组引水钢管压力变化与导叶动作之间的关系代替。

技术总结
一种水轮机电液调节系统转速死区的测试方法，步骤为：机组处于发电运行状态：将导叶开度信号、蜗壳水压信号和频率输出信号接入测试仪；通过测试仪发出AHz频率信号阶跃量；记录导叶开度变化曲线、频率变化信号和蜗壳水压信号；查找记录数据求得蜗壳水压变化前导叶开度Y1，蜗壳水压变化时刻导叶开度Y2；关方向导叶开度死区为Y关=Y2‑Y1；通过测试仪发出‑AHz频率信号阶跃量；记录导叶开度变化曲线、频率变化信号和蜗壳水压信号；查找记录数据求得蜗壳水压变化前导叶开度Y3，蜗壳水压变化时刻导叶开度Y4；开方向导叶开度死区为Y开=Y4‑Y3。本试验方法测量机组转速死区是在机组发电状态，不需要在停机无水工况测定转速死区，节约时间的同时增加发电效益。

技术研发人员：陈豪
受保护的技术使用者：大唐水电科学技术研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13