0　前　言 　　為了順利地開展水電廠狀態(tài)檢修工作，必須對水輪發(fā)電機組及其輔助設(shè)備的狀態(tài)進行準(zhǔn)確全面的評估。 　　水輪機調(diào)速器是水輪發(fā)電機組的一個重要輔助設(shè)備，其狀態(tài)的好壞直接關(guān)系到發(fā)電機的供電質(zhì)量并影響水輪發(fā)電機組的安全穩(wěn)定和經(jīng)濟運行。全面、有效、客觀地評價設(shè)備狀態(tài)的有效手段是對設(shè)備進行狀態(tài)性能參數(shù)的在線監(jiān)測，并將監(jiān)測到的運行參數(shù)與有關(guān)儀表及規(guī)程進行比較作出其狀態(tài)性能的評估。由于大中型水輪機調(diào)速器都是微機型的，是一種高度智能化的調(diào)節(jié)設(shè)備，其硬件結(jié)構(gòu)又是千差萬別，并趨向于集成化、模塊化方向發(fā)展，外部結(jié)構(gòu)越來越緊湊，因此，在現(xiàn)場運行中通過在線監(jiān)測水輪機調(diào)速器各部結(jié)構(gòu)性能參數(shù)來總體評估其狀態(tài)性能具有一定的難度。同時，由于水輪機調(diào)速器處于一個水、機、電聯(lián)合作用的復(fù)雜系統(tǒng)中，被調(diào)節(jié)、控制的系統(tǒng)會對調(diào)速器的狀態(tài)性能產(chǎn)生或多或少的影響，因此僅僅去監(jiān)測水輪機調(diào)速器的某些狀態(tài)參數(shù)，如轉(zhuǎn)速（頻率）、導(dǎo)葉開度、漿葉角度和功率，還不能很全面客觀地對其狀態(tài)性能進行評估，必須將其置身于所調(diào)節(jié)、控制地整個系統(tǒng)中去考慮。因此，為了檢驗運行中水輪機調(diào)速器的狀態(tài)性能，一般都是通過一系列試驗來實現(xiàn)的，如靜特性和開、停機，空載擺動，空載擾動，突增、突減負(fù)荷，甩負(fù)荷等動態(tài)特性試驗。水輪機調(diào)速器的真機試驗一般分為無水試驗和有水試驗，而利用真機仿真技術(shù)就可以在無水狀態(tài)下進行有水試驗的項目，提前預(yù)知設(shè)備檢修質(zhì)量和及早發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷所在，為水電廠的檢修提供可信服的依據(jù)。 [b]1　調(diào)速器真機仿真的原理和方法 [/b]　　調(diào)速器真機仿真有2種建模方法：數(shù)字仿真和試驗仿真。數(shù)字仿真是人工構(gòu)造機組的數(shù)學(xué)模型。將模型輸入到計算機，然后將這臺具有測量控制功能的計算機和調(diào)速器相連，由計算機中的模型代替真實機組，用軟件的方法實現(xiàn)仿真試驗。由于技術(shù)上的原因，人工構(gòu)造的模型和實際機組模型存在一定的差異，仿真試驗的精度不是很高，很難用狀態(tài)分析軟件來判斷它的調(diào)節(jié)品質(zhì)是否發(fā)生了變化。同時，由于人工構(gòu)造模型需要人工介入，很難實現(xiàn)仿真試驗自動進行。 　　試驗仿真與數(shù)字仿真在構(gòu)造數(shù)學(xué)模型和試驗方法上都大不一樣，它的建模原理是：被仿真的機組，如果以前做過一次動態(tài)特性試驗（如空載擾動、甩負(fù)荷等），而且試驗是很成功的。那么試驗過程中記錄的數(shù)據(jù)，已隱含著該機組的全部特性參數(shù)（包括水輪機的綜合特性曲線，發(fā)電機的Ta和引水系統(tǒng)的TW等）。在相同的工況下，如果重復(fù)上一次試驗，只要調(diào)速器（及相關(guān)機構(gòu)）的控制特性不變，那么它們的過渡過程曲線應(yīng)該是相同的。基于這種原理，可以將上一次的試驗文件作為樣板文件保存起來，每次仿真時將它調(diào)出來，通過一定的數(shù)學(xué)手段構(gòu)造它的真實模型，對調(diào)速器做真機仿真試驗。將這次試驗的曲線和樣板文件的曲線進行比較，用狀態(tài)分析軟件進行分析，得出這次試驗是否成功，并判斷調(diào)速器（及相關(guān)機構(gòu)）的調(diào)節(jié)特性是否變化，以及變化多大。由于使用了計算機自動構(gòu)造模型，為仿真試驗自動進行提供了可能。 [b]2　精度分析和驗證方法 [/b]　　真機試驗仿真是根據(jù)實測的采樣數(shù)據(jù)，通過一定的數(shù)學(xué)方法構(gòu)造它的真實模型。它的誤差主要來自2個方面：一是采樣信號的精度，二是數(shù)學(xué)模型的計算精度。采樣信號精度一般在0．2％～0．1％之間，而計算機的計算精度可以控制在很高的水平，一般都在萬分之一以上，因此總體精度可優(yōu)于0．2％。由于真機試驗仿真的精度很高，這就為調(diào)速器的設(shè)備狀態(tài)分析提供了很高的可信度。 　　檢驗真機試驗仿真精度的方法比較簡單：對機組做一次真實的動態(tài)特性試驗（如甩負(fù)荷試驗），或可通過查詢相關(guān)的歷史資料；停機之后在無水狀態(tài)下，做一次同樣的真機仿真試驗，2次試驗的曲線應(yīng)該完全重合。 3　基于真機仿真試驗的水輪機調(diào)速器狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng) 　　調(diào)速器的狀態(tài)監(jiān)測由硬件和軟件2大部分組成。 　　硬件包括：計算機，高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，高精密數(shù)字變頻裝置，高精密數(shù)字測頻裝置，定子電流檢測模塊和相應(yīng)的傳感器。 　　軟件包括：調(diào)速器所有試驗軟件，真機仿真建模軟件，真機仿真軟件，狀態(tài)分析軟件，在線監(jiān)測軟件，通訊繪圖顯示軟件包，數(shù)據(jù)庫和趨勢分析軟件。若將調(diào)速器的狀態(tài)監(jiān)測納入1臺機組的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)或計算機監(jiān)控系統(tǒng)中，則某些硬件（如計算機和高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）可以直接引用監(jiān)控系統(tǒng)的計算機，而不需另外配置，只需配置數(shù)字變頻，數(shù)字測頻，定子電流檢測和傳感器等專用硬件即可。軟件部分可將試驗軟件包，真機仿真建模軟件，真機仿真軟件，狀態(tài)分析軟件和在線監(jiān)測軟件放在下位機，而通訊繪圖顯示軟件包，數(shù)據(jù)庫和趨勢分析軟件放在上位機。在機組運行期間，利用在線監(jiān)測軟件對調(diào)速器的運行狀態(tài)進行簡單的監(jiān)測和分析。機組大修或初投時，可調(diào)用試驗軟件包完成調(diào)速器靜特性和所有動態(tài)特性試驗，并選取調(diào)節(jié)特性好的試驗文件作為樣板文件存入樣板庫。以后只要機組小修或停機無水狀態(tài)下，就可以進行真機仿真試驗。設(shè)計一個調(diào)度程序，由它來安排仿真試驗的時間和順序，全部自動進行。仿真后的試驗文件及分析結(jié)果自動傳送到上位機，并存入數(shù)據(jù)庫，同時可以顯示和打印。上位機的趨勢分析軟件將數(shù)據(jù)庫中歷年來的仿真試驗文件調(diào)出來進行趨勢分析，得出調(diào)速器是否需要大修的結(jié)論，從而實現(xiàn)調(diào)速器的狀態(tài)檢修。 4　調(diào)速器的真機仿真的兩個重要意義 　　a．實現(xiàn)調(diào)速器的狀態(tài)分析和狀態(tài)監(jiān)測。 　　b．甩負(fù)荷仿真可以代替真實的甩負(fù)荷。機組大修之后往往都要進行一次甩負(fù)荷試驗來檢查調(diào)速器及相關(guān)機構(gòu)的調(diào)節(jié)控制特性。甩負(fù)荷試驗不僅要向調(diào)度申請，而且大型機組的甩負(fù)荷對系統(tǒng)和機組都產(chǎn)生很大的沖擊，影響機組壽命。甩負(fù)荷仿真試驗完全可以模擬真實的甩負(fù)荷，從而取代它。這樣既保證了檢修質(zhì)量，又提高了工效，延長機組的使用壽命。 [b]5　應(yīng)用前景 [/b]　　目前我省的水電廠采用的調(diào)速器種類較多，但大多數(shù)都已升級為微機型調(diào)速器，這就對用仿真技術(shù)實施調(diào)速器真機仿真提供了很好的應(yīng)用背景。利用真機試驗仿真技術(shù)可以對調(diào)速器在充水之前就能了解調(diào)速器的大修質(zhì)量和及時發(fā)現(xiàn)存在的問題隱患，為整個大修提供有力的技術(shù)保障。隨著狀態(tài)檢修工作的進一步深入開展，在水電廠進行調(diào)速器的真機仿真試驗已是勢在必行。通過在柘溪水電站做的仿真試驗以及實測真機的過渡過程進行的比較，調(diào)速器真機仿真試驗的結(jié)果是可以令人信服的。在逐步加深對調(diào)速器的狀態(tài)檢修的認(rèn)識后，用調(diào)速器真機仿真試驗技術(shù)來進行狀態(tài)監(jiān)測和評估調(diào)速器性能能夠得到更好的應(yīng)用。