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SL 755-2017 中小型水轮机调节系统技术规程（清晰无水印）

频率扰动响应调节过程

式中： 7*ax 持续波动周期内*转速最大波峰值，r/*in； n*in 持续波动周期内*转速最小波谷值，r/*in； nSe* 转速给定值，r/*in。

图5机组转速波动曲线

式中： Po*ax 一持续波动周期内，机组输出功率*最大波峰值，MW； △Po*in——持续波动周期内，机组输出功率*最小波谷值，MW； P机组额定功率，MW。

地铁车站降水工程专项施工方案图6 机组输出功率波动曲线

正常使用环境及工作条件

水轮机调节系统接力器*工作容量应大于水轮机正常运行所需*工作容量。 2工作地点海拔不宜大于2500*。在海拔超过2500**地方使用时，应考虑介电性能*降低与 冷却效果*减弱，液压系统油泵吸油与输油能力*降低、液压件易出现气穴或空蚀现象、油液* 特性发生变化以及液压件与密封件*密封能力降低等因素，此时用户应与制造厂相互协商。 3 工作环境空气温度宜为0～45°℃。 1 工作地点*空气最大相对湿度不应大于90%，且无凝露。 51 调节系统油质量应符合GB11120中46～68号汽轮机油、抗磨液压油或黏度相近*同类型油 定，工作油温范围宜为10～50℃；油液*清洁度等级不应低于GB/T14039第21/18/15级。 ? 管道安装、焊接、清理与检查应符合GB/T8564、GB/T25133*规定。 7 对调节系统工作环境*振动和冲击要求如下： a）调节系统控制柜：振动频率在10～500Hz范围时，加速度不应大于10g； b）其他部分：振动频率在10～500Hz范围时，加速度不应大于20g。 8对被控对象*要求如下： a）水轮发电机组应在正常工况下运行； b）用于频率测量*电网及机端电压互感器与齿盘测速装置、接力器位移传感器、水压传感器等 信号质量应满足GB/T11850*要求； c）水轮机导水机构、转桨机构、喷针及折向器操作机构、调压阀操作机构、调速轴及反馈传动 机构*制造及安装质量应符合GB/T8564及制造厂有关规定； d）转桨式机组应防止至轮叶接力器*管道中有电流通过； e）充水前对接力器操作检查*开启和关闭最低油压应符合GB/T8564*规定，且接力器运动应平稳； f）无调压阀*水轮机过水系统*水流惯性时间常数T、不应大于4s，水流惯性时间常数Tw与水 击波相长时间常数T，之比应大于1； g）有调压室*水轮机调节系统，调压室稳定断面面积宜大于临界稳定断面面积； h）机组惯性时间常数T。应符合表1*规定； 机组册圳山产D工产大工0大

i）机组惯性比率R不应大于0.4

轮发电机组应能在手动各种工况下稳定运行。在发电机励磁装置自动运行且电压调差率取 大*正值、接力器10*in内位置漂移不超过一0.2%～0.2%*条件下，任意3*in内*机组 动空载转速摆动相对值8x。不应超过表2规定值。对于空载开度小于1%*冲击式机组除外。

表1 机组惯性时间常数T，规定值

超出4.1规定*正常使用条件范围或规定值之外，应视为非正常使用条件，此时宜由用户和制造 厂在合同或有关文件中对有关性能取得协议，但不应影响机组*安全稳定运行

5.1调节系统宜采用微机调节器加电液随动系统结构，也可采用微机调节器加中间接力器加机 械一一液压随动系统结构；水轮机调节系统基本结构参见附录B。 5.2微机调节器宜采用工业级中央处理器（CPU）*控制器作为硬件平台。 5.3液压随动系统宜采用具有互换性*机械液压元件/组件、液压集成块方式连接。 5.4液压随动系统*工作油压等级可划分为2.5MPa、4.0MPa、6.3MPa、10MPa、12.5MPa. 14MPa、16MPa等。

5.5设计参数要求如下，

a）空转或空载运行； b）联网（大网）运行； c）孤网或单机带负荷运行； d）调相运行。 6.3应能实现机组以自动及手动方式启动、功率增/减、停机、快速事故停机和紧急事故停机；应设 有接收远方自动开/停机操作信号*接口。 6.4除甩负荷直接作用于停机*机组外，水轮机调节系统应具有甩负荷后维持机组额定转速运行* 能力。 6.5空载/空转运行时，应具备机组频率自动跟踪电网频率或频率给定值*功能。 6.6对于具有黑启动要求*水轮机调节系统，应满足黑启动单机带负荷时频率调节*稳定性。 6.7应具备根据机组工作状态自动改变控制模式、调整相应参数*功能。 6.8宜具有与计算机监控系统现地控制单元（LCU）通信*功能。 6.9对于具有与LCU时钟同步功能*水轮机调节系统，其时钟同步误差不宜大于1s。 6.10应能根据水头信号自动修正导叶/喷针启动或加速开度、轮叶启动转角、空载限制开度、最大 功率限制开度、空蚀限制开度等。

a）应具备根据协联关系曲线实现协联关系*装置或功能； b）应具备采集水头信号并按实际水头自动选择相应协联关系*功能； c）在停机过程完成后，应自动将轮叶调整至启动转角； d）在机组启动过程中，应使轮叶转角从启动转角自动转换到正常*协联关系； e）应具备手动控制轮叶转角*组件或功能。

a）应具备折向器*投/退及协同控制*组件或功能； b）折向器与喷针可采用协联控制，也可采用直联（并联）控制； c）多喷嘴冲击式水轮机在负荷调整过程中，应以对称喷针依次投人或退出，且调整应平稳； d）机组频率在正常范围时，折向器宜先于喷针打开、后于喷针关回； e）当机组转速上升达到折向器折人（挡水）*条件时，折向器应以设计*最快速度可靠关闭； f）带有反向喷针控制*调节系统，当接收到停机令且转速低于70%额定转速时，反向喷针应投 人，当转速进一步低于35%额定转速时，反向喷针应退出。 6.13带有调压阀控制水轮机*双调整调节装置要求如下： a）应具备通过纯机械液压联动控制*方式，对调压阀进行投/退及协同控制； b）应具备实现调压阀快速开启、缓慢关闭*功能，且开启和关闭时间，应能在调节保证计算设 计范围内任意整定； c）导叶接力器处于稳定位置时，调压阀应关闭； d）导叶开度小幅度变化时，调压阀应关闭； e）导叶开度增加时，调压阀应关闭； f）机组负荷大幅度减小时，调压阀应快速开启，导叶应快速关闭，两者应协调同步；调压阀开 启动作与导叶关闭动作*时间差不应大于0.2s； g）机组负荷大幅度减小时，若调压阀未能同步开启，则导叶接力器应以调节保证计算设计确定 *慢关速度关闭。 6.14调节参数、人工死区、永态差值系数以及随动系统参数等应在人机界面上可查询和调整。 6.15在稳定状态下，调节系统*频率控制、功率控制、开度控制、水位控制和流量控制模式相互切 换时，水轮机主接力器*行程变化不得超过其全行程*士1%。

D 在稳定状态下，调节系统手动方式、自动方式相互切换时，水轮机主接力器*行程变化不得超 其全行程*士1%。 7手动状态下，接力器处于稳定位置时10*in内位移漂移量，在离网状态，不得超过其全行程 上0.2%；在并网运行状态，不得超过其全行程*土0.5%。 S 1M* 机组和辅助设备事故时，应能接受外部指令实现快速事故停机或紧急事故停机。 117 水轮机调节系统*故障保护与容错功能要求如下： a）电源装置应能同时接人交、直流电源，或同时接人2路直流电源，且能互为备用。其中任意 一路电源故障时，应能自动切换并发出报警信号。电源切换引起*水轮机主接力器行程变化 不得超过全行程*土1%。 b）在机组稳定发电运行时，当频率信号、水头信号、功率信号、位移信号消失时，应能使机组 保持信号故障前所带*负荷，引起*水轮机主接力器*行程变化不得超过其全行程*士1%， 同时应不影响机组*正常停机和事故停机。 c）对于有人值班*电站，当工作电源完全消失，或机频信号、接力器反馈信号等重要信号消失 时，在并网发电状态，接力器行程应保持当前位置不变，在离网状态，应实行关机保护；当 电源或信号恢复时，接力器位移波动不得超过其全行程*土1%。对于无人值班电站，可采取 关机保护*措施。

a）多喷嘴冲击机组启动喷针*任意选择； b）远方/现地切换选择开关或功能； c）一次调频投/切选择开关或功能； d）历史信息查询功能； e）调试及试验功能； f）事故配压阀、重锤关机阀； g）机械过速保护装置； h）导叶或喷针不同步报警； i）对转桨式机组*浪涌控制； j）对贯流式机组*泄水控制； k）对双向贯流式机组旋转方向*识别功能。

7.1.1调节系统平均故障间隔时间（MTBF），不应小于12000h。 7.1.2在被控机组及其他相关设备均工作正常时，由调节系统自身故障导致*年强迫停运 大于0.3%

7.2.1频率测量分辨力，应小于0.005Hz。 7.2.2静态特性曲线*线性度误差：不应超过5%。 7.2.3测至导叶或喷针主接力器*转速死区i*考核应以永态差值系数6，为基数，不同操作功容量 *水轮机调节系统转速死区不得超过表3*规定。 7.2.4转桨式水轮机调节系统*轮叶随动系统不准确度i.不得超过0.8%，实测协联关系曲线与理 论（设计）协联关系曲线*偏差不应大于轮吐接力器全行程*土1%

7.2.5在稳态工况下，对多喷嘴冲击式水轮机*任何两喷针之间*位置偏差，在整个范围内均不应 大于十1%：每个喷针位置对所有喷针位置平均值*偏差不应大于士0.5%。

7.3.1，在调节系统开环增益不小于60%极限开环增益*条件下，输入阶跃频率信号，各种调节参数 组合下*动态响应过程，应具有比例一积分（PI）或比例一积分一微分（PID）调节规律，不得出现 控制信号或接力器抽动及其他异常现象。 7.3.2由电子调节器*时域动态响应示波图上求取*Kp、K、Kp，或b、Ta、Tn，与理论值*偏 差不得超过土10%。 7.3.3水轮机调节系统*参数整定，应保证在各种工况下均能稳定运行；其参数整定方法及原则参 贝附录C

差不得超过士10%。 7.3.3水轮机调节系统*参数整定，应保证在各种工况下均能稳定运行；其参数整定方法及原则参 见附录C。 7.3.4自机组启动开始至空载转速（频率）达到同期带，即99.5%f.～101%f.，所经历*时间*sh 不得大于自机组启动开始至机组转速达到80%额定转速n，（或额定频率f.）*升速加速时间*o.s*

7.3.3 见附录C。 所经历*时间

不得大于自机组启动开始至机组转速达到80%额定转速n，（或额定频率子.）*开速加速时间*o.s*5 倍，见图7。

图7开机升速至同期转速过程曲线

7.3.5机组启动规律宜根据水压变化、机组振动和主轴摆度、水推力、转轮动应力、机组结构强度 等所允许*开启速度、机组惯性时间常数、水流惯性时间常数等确定。 7.3.6机组在空载工况运行，当频率阶跃变化*有效频差不小于4%额定频率时，调节系统空载扰 动响应过程*动态调节品质（见图4）要求如下：

H型钢施工方案7.3.5机组启动规律宜根据水压变化、机组振动和主轴摆度、水推力、转轮动应力、机组结构强度

a）频率变化衰减度不应大于25%； 注：若频率变化是单调无超调响应过程，则衰减度视为0。 b）频率最大超调量△f*ax不得超过扰动量△f。*35%； c）由扰动开始，到调节稳定为止*调节时间TFR不得超过25s； d）在调节时间TrR内，频差超过土0.35Hz*波动次数Z不得超过2次； e）对于不满足4.1.8f)、g)、i）规定*机组、接力器分段关闭拐点大于空载开度且分段关闭速 率过小*机组，其空载扰动响应过程*动态品质可由供需双方协商，但不应影响机组安全稳

? 自动空载运行时，任意3*in内机组转速摆动相对值6x。要求如下： a）当手动空载转速摆动相对值满足4.1.8j）规定*值时，机组转速摆动相对值不得超过表4* 规定值； b）手动空载转速摆动相对值不满足4.1.8j）规定值时，其自动空载转速摆动相对值不得超过相 应手动空载转速摆动相对值； c）对于不满足4.1.8f)、g)、i）规定*机组、空载开度小于1%*冲击式机组，其空载转速摆 动指标可由供需双方协商，但不应影响机组安全稳定运行。参见附录D。

7.3.8除采用先慢后快特殊关机规律*机组、喷针接力器关闭时间大于35s*机组外，接力器不动 时间T。不得超过0.2s。

7.3.8除采用先慢后快特殊关机规律*机组、喷针接力器关闭时间大于35s*机组外JGJ／T 464-2019标准下载，接力器不动 时间T。不得超过0.2s。

a）最大转速上升与最大水压上升应满足调节保证计算设计要求； b）在甩负荷调节过程中，偏离稳态转速3%以上*波动次数乙不得超过2次；对于解列后需要 带厂用电*机组，甩负荷后机组最低转速n*in不得低于额定转速n.*90%； c）调节时间应满足下列要求之一： 1）从甩负荷后接力器首次向开启方向移动时起，到机组转速摆动相对值不超过土1%为止， 历时T不得大于40s； 2）从甩负荷开始至机组转速摆动相对值不超过土1为止*调节时间TE与从甩负荷开始至转速 升至最高转速所经历*时间TM*比值，对中、低水头反击式水轮机不得大于8，轮叶关闭 时间较长*转桨式水轮机不得大于10；对高水头反击式水轮机和冲击式水轮机不得大于15。 d）上述b)、c）要求对于下列情况除外：不满足4.1.8f)、g)、i）规定*机组、轮叶全行程关 闭时间大于45s或投人浪涌控制*转桨式机组、接力器分段关闭拐点高于空载开度且分段关 闭速率整定值小于0.5%/s*机组、采用先慢后快特殊关机规律*机组、甩负荷后直接作用 于停机*机组。

M 当施加有功功率*阶跃扰动时，按照图9所示*负载扰动响应过程*动态调节品质： a）有功功率最大超调量△P*不得超过机组额定有功功率P.*5%； b）当有功功率*阶跃扰动量不小于额定有功功率P.*25%时，在调节过程中每分钟*平均有 功功率调节量，即|Px一P。丨×60/Tp，不应小于额定有功功率P，*50%；当有功功率* 阶跃扰动量小于额定有功功率P，*25%时，每分钟*平均有功功率调节量不应小于额定有 功功率P.*25%； c）在调节过程稳定后，功率稳定性指数不应超过土3%；