水轮机电液调节系统及装置调整试验导则.docx

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水轮机电液调节系统及装置调整试验导则

水轮机电液调节系统及装置调整试验导则

中华人民共和国电力行业标准

DL／T496-2001

分类号：

K55

备案号：

8391—2001

Regulatingandtestingguideofelectro-hydraulic

regulatingsystemanddeviceforhydraulicturbine

2001-02-12发布2001-07-01实施

中华人民共和国国家经济贸易委员会发布

 对应的旧标准:

DL/T496-92

前言

本标准是在DL496—1992《水轮机电液调节系统及装置调整试验导则》的基础上，结合我国多年来水电站调整试验的实践经验进行修订的。

与原标准相比，本标准重点在数字式电液调节装置、电调电气装置的电磁兼容性、电气—机械／液压转换装置、接力器不动时间的测定等方面，对有关条文作了较多的修改与补充。

本标准自实施之日起，即代替DL496—1992。

本标准由电力行业水电站水轮机标准化技术委员会调速器分委会提出并归口。

本标准由中国水利水电科学研究院、长江水利委员会长江控制设备研究所、广东省水利水电机械厂、西安理工大学等单位负责起草。

本标准主要起草人：

赵坤耀、郭建业、吴应文、王春桐、雷践仁。

本标准由电力行业水电站水轮机标准化技术委员会调速器分委会负责解释。

目次

前言

1范围

2引用标准

3调整试验的类别、项目及一般规定

4调整试验的内容及方法

附录A（提示的附录）调节参数选择参考资料

附录B（提示的附录）一元线性回归分析法简介

附录C（提示的附录）试验报告的基本内容及格式

中华人民共和国电力行业标准

水轮机电液调节系统及装置调整试验导则

DL／T496—2001

代替DL496—1992

Regulatingandtestingguideofelectro-hydraulic

regulatingsystemanddeviceforhydraulicturbine

1范围

本标准规定了水轮机电液调节系统及装置调整试验的项目、条件和方法，并给出了一些试验常用参考资料。

本标准适用于工作容量大于或等于3000N·m的水轮机电液调节系统及装置的出厂试验、交接验收试验和检修后的调整试验（不包括用于可逆式水轮机及双向水轮机的电液调节系统和装置）。

2引用标准

下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。

本标准出版时，所示版本均为有效。

所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。

GB／T9652.1—1997水轮机调速器与油压装置技术条件

GB／T17626.4—1998电磁兼容性试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验

DL／T563—1995水轮机电液调节系统及装置技术规程

3调整试验的类别、项目及一般规定

3.1调整试验的类别

调整试验分为三类，即出厂试验、电站试验和型式试验。

所有试验中的考核指标均应符合GB／T9652.1或DL／T563的规定。

3.2调整试验的项目

调整试验项目见表1，表中标有符号“△”的是应作项目。

如被试电液调速器不具备与某试验项目有关的结构和功能，则该项目无需进行。

表1试验项目

序号

调整试验项目

出厂试验

电站试验

型式试验

4.1

一般检查试验

△

△

△

4.2

油压装置的调整试验

4.2.1

压力罐的耐压试验

△

△

4.2.2

油泵试验

△

△

△

4.2.3

阀组调整试验

△

△

△

4.2.4

油压装置的密封试验

△

△

△

4.2.5

压力信号器和油位信号器整定

△

△

△

4.2.6

油压装置自动运行的模拟试验

△

△

△

4.3

共用电气部件的调整试验

4.3.1

电源的检查试验

△

△

4.3.2

转速表的校验

△

△

△

4.4

数字式电液调节装置电气部分试验

4.4.1

模块通电检查

△

△

△

4.4.2

频率变换电路试验

△

△

4.4.3

参数整定及显示的检查试验

△

△

△

4.4.4

工况转换及状态显示的检查试验

△

△

△

4.4.5

调节模式和控制方式的切换试验

△

△

△

4.4.6

通信功能检查

△

△

△

4.4.7

故障诊断及处理功能试验

△

△

△

4.4.8

数字调节器静态特性试验

△

△

4.4.9

数字调节器动态特性试验

△

△

4.4.10

电气协联的调整

△

△

△

4.5

模拟式电液调节装置电气部分试验

4.5.1

测频环节试验

△

△

4.5.2

暂态反馈回路试验

△

△

4.5.3

电子调节器静态特性试验

△

△

△

4.5.4

电子调节器动态特性试验

△

△

4.5.5

电气协联函数发生器调整

△

△

△

4.6

电快速瞬变脉冲群抗扰度试验

△

4.7

电气—机械/液压转换装置试验

4.7.1

线圈内阻及绝缘电阻的测定

△

△

4.7.2

静态特性试验

△

△

4.7.3

动态特性试验

△

△

4.7.4

电气—液压转换装置油压漂移的测定

△

△

4.7.5

电气—机械转换装置及位移输出型电气—液压转换装置负载漂移的测定

△

△

4.7.6

电气—液压转换装置静态耗油量的测定

△

△

4.8

机械液压部分的调整试验

4.8.1

充油前的检查和初步调整

△

△

△

4.8.2

充油

△

△

△

4.8.3

低油压下手动操作部分的调整试验

△

△

△

4.8.4

手动排气

△

△

△

4.8.5

额定油压下的调整试验

△

△

△

4.8.6

自动调节部分的调整试验

△

△

△

4.8.7

双调节电液调节装置机械液压部分的调整试验

△

△

△

4.9

电液随动装置试验

4.9.1

极限开环增益测定

△

△

△

4.9.2

动态特性试验

△

△

△

4.9.3

静态特性试验

△

△

△

4.9.4

油压漂移试验

△

△

4.10

电液调节装置的整机调整试验

4.10.1

位移变送器的调整试验

△

△

△

4.10.2

接力器开关时间的调整和紧急停机试验

△

△

△

4.10.3

接力器反应时间的测定

△

4.10.4

转速指令校验

△

△

△

4.10.5

功率指令校验

△

△

△

4.10.6

电液调节装置静态特性试验及转速死区测定

△

△

△

4.10.7

电液调节装置动态特性试验

△

△

4.10.8

接力器不动时间的测定

△

△

△

4.10.9

电气协联关系校验

△

△

△

4.10.10

操作回路检查及模拟动作试验

△

△

△

4.10.11

电源切换模拟试验

△

△

△

4.10.12

转速信号消失模拟试验

△

△

△

4.10.13

电气备用插件更换试验

△

△

△

4.10.14

电液调节装置漏油量及耗油量的测定

△

△

△

4.10.15

综合漂移试验

△

△

4.11

机组充水后电液调节系统的调整试验

4.11.1

手动开机试验

△

△

4.11.2

永磁机和齿盘测速装置特性试验

△

△

4.11.3

手动空载转速摆动值测定

△

△

4.11.4

空载扰动试验及自动空载转速摆动值测定

△

△

4.11.5

自动开、停机试验

△

△

4.11.6

突变负荷试验

△

△

4.11.7

甩负荷试验

△

△

4.11.8

事故低油压关闭导叶试验

△

△

4.11.9

带负荷72h连续运行试验

△

△

3.3调整试验前应具备的条件

3.3.1出厂调试或电站调试前，电液调节装置各部分应安装完毕，具备充油、充气、通电条件，所需透平油、高压空气及电源符合有关技术要求。

3.3.2在电站进行调试时，调试工作所在机组段，不得有影响调试工作的施工作业；被控制机组及其控制回路、励磁装置和有关辅助设备均安装、调试完毕，并完成了规定的模拟试验，具备开机条件。

3.4调整试验的准备工作

3.4.1根据本章的规定（见表1），确定调试内容，编写试验大纲。

3.4.2准备好必须的工具、设备、仪器、仪表及试验电源。

3.4.3调试现场应有良好的照明及通信联络设备，并规定必要的联络信号。

3.4.4在进行电站调整试验时，还应事先确切了解被试设备及相关设备的状态，制定安全防护措施，特别注意防止在导叶间和转轮室内发生人身事故。

3.5试验仪器、仪表DL／T496—2001

3.5.1计量仪器、仪表应处于检验或检定的有效期内。

3.5.2自动记录仪在试验前应对其所记录的各物理量的变换系数进行率定，试验后应及时对率定值进行复核。

各率定值的名称、数值和单位应标注在相应的图表上。

3.5.3用计算机进行测试记录时，该计算机所采用的专用软件和附属装置应通过必要的评审或鉴定，以确保其测试精度不低于常规测试仪器。

3.5.4用计算机仿真装置进行调节系统试验时，应在试验报告中写明仿真模式及仿真对象的主要特征参数。

4调整试验的内容及方法

4.1一般检查试验

4.1.1开箱检查

盘柜上标志应正确、完整、清晰，各部件无缺损，按装箱单检查文件资料、装置及其附件、备品备件等是否齐全。

4.1.2表计检查校验

按有关规程对平衡表、电压表、频率表、导叶和桨叶开度表、压力表等进行检查校验，其精度应符合相应的技术要求。

4.1.3电气接线检查

对所有电气接线进行正确性检查，其标志应与图纸相符，屏蔽线的接法应符合抗干扰的要求。

4.1.4绝缘试验

4.1.4.1绝缘试验应包括所有接线和器件，试验时应采取措施，防止电子元器件及表计损坏。

4.1.4.2分别用250V电压等级的兆欧表（回路电压小于100V时）和500V电压等级的兆欧表（回路电压为100V～250V时）测定各电气回路间及其与机壳、大地间的绝缘电阻，在温度为15℃～35℃、相对湿度为45%～90%的环境中，其值不小于1MΩ；如为单独盘柜，其值不小于5MΩ。

4.1.4.3按DL／T563中3.3.6的有关规定进行绝缘强度试验，应无击穿或闪络现象。

4.2油压装置的调整试验

4.2.1压力罐的耐压试验

4.2.1.1向压力罐充油：

a）在压力罐的排气孔上安装排油管并接至回油箱；

b）开启油泵截止阀和压力表针阀，其余阀门全部关闭；

c）用手转动油泵，检查是否灵活，然后通电检查油泵转动方向是否正确；

d）将油泵注满汽轮机油，以手动方式启动油泵向压力罐充油。

4.2.1.2当压力罐充满油后停泵，封闭排气孔，用试压泵升压。

4.2.1.3油压升到额定值后，检查有无漏油现象。

若无漏油，可继续升压到1.25倍额定油压值，保持30min，再检查焊缝有无漏油，同时观察压力表读数有无明显下降。

若无漏油和压力下降，可降压至额定值，用500g手锤在焊缝两侧25mm范围内轻轻敲击，应无渗漏现象。

4.2.1.4在试压过程中，如发现管道或管道附件漏油，只能在无压条件下进行处理。

若发现焊缝漏油，则应停止试验，排油后进行处理。

4.2.2油泵试验

4.2.2.1油泵运转试验。

在阀组调整前进行。

油泵先空载运行1h，然后分别在25%、50%、75%额定油压下各运行10min，最后在额定油压下运行1h。

试验中，油泵应连续运转，工作应平稳正常。

通常用改变压力罐内的气压并同时调节排油阀或安全阀的方法来控制油泵工作压力。

4.2.2.2油泵输油量的测定。

在压力罐的油压接近额定值，油温在30℃～50℃的条件下，启动油泵向压力罐送油，测量油位上升100mm所需的时间，按下式计算油泵的输油量：

Q＝7.85D2／105t

式中：

Q——油泵的输油量；L／s；

D——压力罐的内径，mm；

t——油位上升100mm所需时间，s。

测定三次油泵输油量，取其平均值。

4.2.3阀组调整试验

4.2.3.1减载阀的调整试验。

改变节流孔大小，以调整减载时间。

要求当油泵达到额定转速时，减载阀排油孔刚好被封闭。

4.2.3.2安全阀的调整试验。

调整安全阀，使得油压高于工作油压上限2%时，安全阀开始排油，油压高于工作油压上限的16%以前，安全阀应全部开启，压力罐中油压不再升高；油压低于工作油压下限以前，安全阀应完全关闭，此时安全阀的漏油量不得大于油泵输油量的1%。

在上述过程中安全阀应无强烈的振动和噪声。

4.2.4油压装置的密封试验

压力罐的油压和油位均保持在正常工作范围内，关闭所有阀门，8h后油压下降不得大于额定油压的4%。

若油压下降而油位不变，则说明是漏气所致。

当油压、油位均下降时，可启动油泵将油位恢复到原值，若油压能恢复至原值，则说明是漏油所致；若油压仍低于原值，则说明在漏油的同时，还有漏气现象。

4.2.5压力信号器和油位信号器整定

以向压力罐充油和自压力罐排油的方式来改变油压和回油箱油位，进行压力信号器和油位信号器的整定。

压力信号器动作值与整定值的允许偏差为名义工作油压的±2%；回油箱油位信号器的动作允许偏差为±10mm。

4.2.6油压装置自动运行的模拟试验

试验时，用人工排油排气的方式控制油压和油位的变化，使压力信号器和油位信号器动作，以控制油泵按各种方式运转并进行自动补气。

通过模拟试验，检查油压装置电气控制回路及压力信号器、油位信号器动作的正确性。

不允许采用人工拨动信号器接点的方式进行模拟试验。

4.3共用电气部件的调整试验

4.3.1电源的检查试验

4.3.1.1电源在空载及额定负载情况下，使输入电压偏离额定值±10%，检查直流输出电压是否符合设计规定值。

4.3.1.2检查电源短路保护动作是否正确。

4.3.1.3在交流与直流供电相互切换时，检查输出直流电压是否符合设计规定值。

4.3.2转速表的校验

用频率信号发生器作信号源，其输出信号电压应与实际转速信号的电压相当。

在信号频率为额定值时，调整转速测量电路或表计附加电路，使转速表的指示为额定转速值，然后逐次改变信号频率，校验转速表的其他刻度。

在15Hz～85Hz范围内，表计指示的允许误差为±1.5%，否则应检查表计和转速测量电路，并作适当调整。

4.4数字式电液调节装置电气部分试验

4.4.1模块通电检查

接入频率信号、接力器反馈信号和各状态控制信号，接通电源，检查各功能模块的指示灯或测点电位，确认各模块处于正常工作状态。

4.4.2频率变换电路试验

从频率变换电路的频率输入端，输入与实际转速信号电压相当的频率信号，逐一改变信号频率，记录其输出值与输入值。

在设计工作频率范围内，其变换特性应满足设计要求。

4.4.3参数整定及显示的检查试验

检查调速器面板上指示仪表，显示器件及相应的人机对话装置工作是否正常；通过键盘或其他工具分别输入bp、KP、KI、KD（或bp、bt、Td、Tn）等参数，观察显示值是否与整定值相同，并检查各参数范围是否符合设计值；模拟改变机组频率／电网频率信号、接力器位置反馈信号和机组的功率信号，分别记录给定值和显示值，检查显示是否正确。

4.4.4工况转换及状态显示的检查试验

模拟开机、空载、发电、调相、停机等工况及工况之间的转换，观察工况转换及状态显示是否正常。

4.4.5调节模式和控制方式的切换试验

在额定频率信号下，模拟断路器关合，接力器开至中间位置，分别进行频率调节模式与开度调节模式之间，以及自动、电气手动、机械手动等控制方式之间的相互切换，检测接力器行程的变化是否满足设计要求。

4.4.6通信功能检查

通过RS232串行通信接口或其他约定的通信接口将调节器与计算机连接起来，检查其双向通信功能。

4.4.7故障诊断及处理功能试验

按各型数字式调速器的设计特点进行相应的故障诊断及处理功能试验。

分别模拟主要模块故障、机组频率信号和电网频率信号消失故障、电液随动装置故障、以及电源电压降低和消失故障，检查调节器对故障的诊断能力；检查数字式调节器故障后的动作是否符合设计要求；模拟电源消失故障时，在电源恢复后，还应检查调节器的主要调节、控制功能和主要调节参数是否保持原有状况。

模拟故障试验时，应先作好安全措施，确保安全。

数字式调速器故障处理功能设置的一般原则是：

对于双机（通道）系统，如工作机（通道）出现模块级故障时，应能自动、无扰动地切换到备用机（通道）工作，并有显著的标志或故障报警信号；如出现系统级故障或电源故障时，应能自动、无扰动地切换为手动控制方式，并有显著的标志或故障报警信号；对于单机（通道）系统，无论出现上述哪种故障，均应自动、无扰动地切换为手动控制方式，并有显著的标志或故障报警信号；对于具有容错控制功能者，则应按产品技术条件的规定进行相应试验。

4.4.8数字调节器静态特性试验

将KP、KI置最大值，KD置最小值（或bt、Td和Tn置最小值），输入适当的频率信号。

在输入信号为额定值时，用“功率给定”将调节器输出相对值调整到约50%，分别将永态转差率bp置于2%、4%、6%、8%，改变输入频率信号，测量调节器输出电压Yu，1、Yu，2。

按下式计算bp的实测值：

式中：

fr——额定频率，Hz；

Yu，1、Yu，2——调节器输出电压，V；

f２、f１——相应的输入频率，Hz；

Yu,max——调节器输出电压最大值，V。

为保证试验精度，应使yu，2－yu，1＞50%yu,max。

4.4.9数字调节器动态特性试验

动态特性试验是为了检查数字调节器的调节规律是否正确，并对调节参数进行校验。

4.4.9.1PID数字调节器的调节规律可用下列传递函数描述：

Δyu（s）／Δx（s）＝KP＋KI／s＋KDs／（1＋TIVs）

式中：

Δyu（s）——PID调节器输出的拉氏变换值；

Δx（s）——PID调节器输入的拉氏变换值；

KP——比例增益；

KI——积分增益；

KD——微分增益；

TIV——微分衰减时间常数。

4.4.9.2对模拟输出的数字调节器，直接按4.4.9.3、4.4.9.4所述方法进行校验；对数字输出的数字调节器，校验时将功率放大器的放大系数置为1，时间常数置最小值，视功率放大器的模拟输出为数字调节器的输出，按同样方法进行校验。

4.4.9.3KP和KI的校验。

bp、KD（或Tn）置最小值，将KP和KI（或bt和Td）置于待校验值，对数字式调节器施加相当于一定相对转速的频率阶跃扰动信号ΔX，用自动记录仪记录调节器输出的过渡过程曲线如图1所示。

图1调节器输出的过渡过程曲线1

图中OBC为过渡过程曲线，将直线段BC反向延长，与t轴（时间轴）交于A点，与yu轴交于D点，则OD＝KPΔx。

调节参数的实测值可按下列各式求出：

KP＝OD／ΔxKI＝OD／（ADΔx）

bt＝Δx／ODTd＝OA

4.4.9.4KD的校验。

KP（或bt）置于已校验值，bp、KI置于最小值（或Td置最大值），KD（或Tn）置于待校验值。

对数字调节器施加相当于一定相对转速的频率阶跃扰动信号Δx，记录调节器输出的过渡过程曲线如图2所示。

曲线后部FG接近于水平线。

延长GF与yu轴相交于D，依据AB＝0.63AD求出B点，过B点作水平线与曲线交于E点，再过E点作垂线与t轴交于C点，则OC可近似视为微分衰减时间常数TIV值。

记PID数字调节器的采样周期为τ，则：

AD＝KDΔx／（τ＋TIV）

或AD＝KDΔx／TIV（忽略τ值）

KD、Tn的近似值可按下式求出：

KD＝AD（τ＋TIV）／Δx

或KD＝ADTIV／Δx（忽略τ值）

Tn＝KD／KP

图2调节器输出的过渡过程曲线2

4.4.10电气协联的调整

4.4.10.1将水头信号调整到某一待试验值，输入并逐次改变模拟导叶接力器行程的电气量，测出电气协联的输出量，据此绘出该水头信号下以电气量表示的实际协联关系曲线。

用同样的方法绘出各水头信号下的实际协联关系曲线，与转换为电气量的给定协联关系曲线比较，误差较大时应进行修正。

对机组出力限制线以外的协联关系曲线，其误差可不予修正；对运行机会很少的工况区，其误差可不予严格修正。

4.4.10.2当使用函数记录仪直接记录各水头下以电气量表示的实际协联关系曲线时，应注意电气量的变化速度不能太快，否则不能得到准确的协联关系曲线。

4.5模拟式电液调节装置电气部分试验

4.5.1测频环节试验

测频环节带实际负载或模拟负载。

逐一改变输入信号的频率，测量相应频率下测频环节的输出电压，并绘制测频环节静态特性曲线。

静态特性曲线应近似直线，线性范围为±5Hz。

在±1Hz范围内，测频环节传递系数的实测值与设计值相比，其误差不得超过设计规定值的5%。

在15Hz～85Hz范围内，测频环节静态特性曲线必须是单调的。

用机组残压信号作频率信号源的测频环节，还应测量最低工作信号电压。

其方法如下：

将信号的频率调整于额定值，自高向低逐步改变信号电压，直到测频环节输出电压发生变化为止，此时的信号电压即为最低工作信号电压，其值应不大于设计规定值。

4.5.2暂态反馈回路试验

4.5.2.1暂态转差率bt刻度校验。

置bt于待校验刻度，将暂态反馈回路电容短路，向暂态反馈回路输入与接力器全行程反馈电压相等的电压，测出暂态反馈回路输出电压Ubt。

按下式计算出该刻度下的实测bt值：

bt＝KbtUbt

式中：

Kbt——折算系数由制造厂给出，V-1。

4.5.2.2暂态反馈时间常数Td刻度校验。

置Td于待校验刻度，向暂态反馈回路分别输入正负阶跃信号，用自动记录仪记录输出量衰减的过渡过程曲线。

输出量由初始值（100%）衰减到36.8%的历时即为该刻度下Td的实测值。

试验三次，取其平均值。

时间常数偏差Δt按下式计算：



T＝t0.1／2.38

式中：

T——理论时间常数，s；

t0.1——暂态反馈回路输出量由初始值（100%）衰减到10%的历时，s。

4.5.3电子调节器静态特性试验

将bt、Td和Tn置于最小值（KP、KI置于最大值，KD置于最小值），用直流电压或测频环节输出电压作为输入信号。

在输入信号为零时，用“功率给定”将调节器输出相对值调整到