韦修曙

摘 要：伴随社会的全面发展以及现代化建设进程的加快，电力行业得到了稳固发展。水电是电力生产的重要组成部门，为社会发展需要的电力资源贡献了不可忽视的力量。冲击式水轮机是水电站保持正常运行的重要环节，伴随科学技术的不断发展，高水头水电站应运而生，与此同时，冲击式水轮机开始呈现容量大增、喷嘴诸多的发展态势。为适应水电站技术不断更新的生产实际，对传统的冲击式水轮机调速器技术进行整理和回顾是促进水电站新发展的毕经之路，希望通过文章的阐述，对冲击式水轮机调速器技术的改进、创新提供借鉴。

关键词：水电站；冲击式水轮机；调速器

前言

冲击式水轮机是借助于特殊导水机构引出具有动能的自由射流，冲向转轮水斗，使转轮旋转做功，从而完成将水能转换成机械能的一种水力原动机。冲击式水轮机调速器技术是实现水轮机调节和响应的控制机构和指示仪表等组成的若干个装置的集合体，是保证水电站进行生产的重要组成部分。面对全新的发展形势，实现该项技术的创新发展势在必行，作者现以冲击式水轮机调速器技术发展历程为研究视角进行详细阐述，希望为我国水电事业的稳固发展贡献力量。

1 工程项目简介

对我国水电站冲击式水轮机调速器技术发展历程的研究，必须选取具有代表性的研究对象，为保证该项研究的准确性，作者以云南某发电厂为研究对象进行阐述。现将云南某发电厂的系列特征阐述如下：

云南某发电厂位于中国大西部的滇东北高原，是我国第一座高水头、跨流域开发的梯级水电站，国家“一五”期间的重点建设工程之一，云南某水电厂在冲击式水轮机调速器技术的应用上一直处于我国的前列，是我国水电事业发展的缩影。改水电厂是三级和四级引入式高水头水电站，设计水头的高度是590米，在电站内部安装了四个冲击式横轴水轮发电机组，每一个发电机组的容量是36MW，检查干初期开始进行隐藏性，到20世纪九十年代末期进行了更新改造，将原有的八个进口处的调速器应用具有国际先进水平的CJT-100-W型号冲击式水轮机调速器进行替换，在机组运行过程中将双微机、电液转换器的工作原理进行有效运用。21世纪初期，该电站针对冲击式水轮机调速器技术进行了第二次全面更新，在改造过程中将原有的调速器全部转换为CJT4/1型冲击式水轮机调速系统，在施工过程中有效将电液比例和可编程掉节气以及插装阀等先进技术进行整合。云南某水电厂在不同历史时期针对调速器技术的改革和更新实践全面体现了我国冲击式水轮机调速器技术的演变历程[1]。

2 冲击式水轮机发展概述

2.1 冲击式水轮机特点

冲击使水轮机具有水头较高、压力钢管比较长、机组运行过程中的力矩非常小的特征。所以，在机组运行过程中必须拥有超强自动调节功能的喷针作为保障，同时必须同时安装折向器，当机组的实际负荷超出规定量时，折向器必须在第一时间内对水流进行阻断，使水流不再进入水轮机，避免水锤压力与机组转数之间产生不可调节的矛盾。

2.2 调速器演变历程

20世纪90年代，云南某水电站已经投入运行数十年，伴随生产需求的变化和间的流逝，原有的冲击式水轮机械液压调节器开始出现老化的现象，与此同时计算机技术开始全面渗透到社会生产生活的各个领域，原有的调速器被先进的计算机控制系统所取代。1994年，改革开放取得阶段性进展之际，云南某水电站在国家电力部门的指导和支持中，与长空所结成科研立项联盟，将开发具有国际领先水平的捷克调速器作为主要研究对象。在国家电力部门和云南某水电站的不懈努力之下，历时两年光阴，1996年我国第一台完全有电子计算机进行控制管理的冲击式水轮机调速器诞生，并在同年开始进入实践应用当中，经过两年的实践经验积累，相关专家学者倾注大量心血汗水，1998年云南某水电站的调速器全部更新还贷成功。冲击使水轮机调速器的这一次创新具有历史意义，在我国水电事业的发展历程中留下了浓墨重彩的一笔。该项技术创新在世界范围产生的重大影响，其主要由四方面体现技术的时代特征：一是在技术上拥有两个计算机控制体系；二是拥有五个双锥式的点液转换系统；三是五个关键配压阀设备共同工作；四是五个电子转移传感器共同实现操作运行[2]。

2.3 双可编程调速器演变历程

伴随社会的全面进步，现代化建设对水电站的生产质量、生产安全提出了更高的要求，水电站形成集中化的管理模式成为水电站发展的必然趋势，为了全面升级生产质量和生产效率，云南某水电站于2009年开始对冲击式水轮机调速技术进行了第二次技术改革，在以往的基础上，根据科学技术的发展实际，将原有调速器进行了全面更新换代，此次技术革新使得水轮专用调速器得以使用。更新之后的调速器控制体系更具现代化和智能水平，在体系设计上将直联模式理念全面应用和推广，四个电液随动体系的设计、一个开关量化管理体系的集中最大化保证了波动降低和平稳性良好。在机组运行过程中，能够实现全面的智能化管理，当水轮机的实际负荷量超出预期负荷量的情况出现，管理系统将会第一时间发出信号，应用最快的信息传递功能将信号传输给管理系统，管理系统根据信号反馈处理方式，将机组运行中的事故率降到了最低，全面保证了水电站生产过程中的效率和安全性[3]。

3 冲击式水轮机调速器发展技术研究

根据前文中作者对云南某水电站在不同历史阶段应用的调速器方案和实践经验，纵观我国水电厂的生产工作实际情况，可以发现冲击式水轮机调速技术具有以下特征：

第一，在实现电气的控制技术上，均采用计算机控制系统急性辅助，保证测频、调节等工作不受人为因素的影响，实现各项工作能够在预期的运行轨迹有效地、安全地运行，时刻处于最佳工作状态，进而提高了整体运行上的安全可靠。

第二，在系统设计上采用先进的直连系统方案设计，在喷针的控制技术上采用比较先进的电液随动控制系统进行科学比例化的控制模式，有效实现应用计算机技术对PID信号进行高效率、高精准度的接受动作；折向器的控制是建立在转速判断和开停机状态分别量化控制的基础上的全新控制模式[4]。

第三，针对喷针的控制手段主要采用一个控制阀控制一个喷针的形式，避免控制交错复杂状况，实现了多个喷嘴系统产生的多种子液压控制体系区分对待的管理模式，各个喷针的出力系统由计算机电气回路进行精确配置。

4 结束语

现阶段，伴随科学技术的不断进步，我国水电站冲击式水轮机调速器技术取得了长足的发展，为我国水电事业的进步奠定了坚实的基础。希望通过文章的阐述，能够使电力系统部门和水电站了解冲击式水轮机调速技术的发展历程和技术特征，在日后的生产实践中，变革传统观念，创新工作思路方法，全面提高该项技术的发展步伐，为我国现代化建设贡献更加卓著的力量。

参考文献

[1]潘熙和，王丽娟.我国水轮机调速技术创新回顾与学科前景展望[J].长江科学院院报，2011，10（10）：221-226.

[2]叶章可.冲击式水轮机调速器调节方式探析[J].电子世界，2014，16：458.

[3]万有奎.中小水电站水轮机调速器技术改造方案研究[J].电子技术与软件工程，2014，5（15）：138-139.

[4]王汉超.水轮机调速系统机械液压部分选型方法[J].云南水力发电，2013，2（5）：101-104.