潘熙和　張祖貴　劉立祥　王愛(ài)生　吳應(yīng)文(長(zhǎng)江科學(xué)院武漢長(zhǎng)江控制設(shè)備研究所，湖北武漢　430010)

武漢長(zhǎng)控技術(shù)工作三十年回顧

潘熙和張祖貴劉立祥王愛(ài)生吳應(yīng)文
(長(zhǎng)江科學(xué)院武漢長(zhǎng)江控制設(shè)備研究所，湖北武漢430010)

摘要:武漢長(zhǎng)江控制設(shè)備研究所(武漢長(zhǎng)控)成立30 a來(lái)，在水輪機(jī)調(diào)速器與同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁裝置等電站控制設(shè)備的研發(fā)與設(shè)計(jì)、成果推廣、國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的起草等方面開(kāi)展了大量工作，為推動(dòng)行業(yè)發(fā)展作出了積極貢獻(xiàn)。簡(jiǎn)要介紹了武漢長(zhǎng)控創(chuàng)新的技術(shù)與產(chǎn)品、實(shí)驗(yàn)研究與實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)，及其取得的技術(shù)成果。

關(guān)鍵詞:調(diào)速器;勵(lì)磁裝置;水輪機(jī);發(fā)電機(jī);技術(shù)創(chuàng)新

1　概述

武漢長(zhǎng)江控制設(shè)備研究所(簡(jiǎn)稱(chēng)武漢長(zhǎng)控)從事水輪機(jī)調(diào)速器科研開(kāi)發(fā)，其前身是長(zhǎng)江水利委員會(huì)(長(zhǎng)江委)機(jī)電處的調(diào)速器科研組，后來(lái)在長(zhǎng)江委各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)大力扶植下組建了長(zhǎng)江控制設(shè)備研究所，專(zhuān)門(mén)從事水輪機(jī)電液調(diào)速器和其他電站控制設(shè)備的研究和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。1994年，應(yīng)諸多用戶(hù)的要求，特別是中小型主機(jī)廠家的需求，武漢長(zhǎng)控開(kāi)展了勵(lì)磁裝置的開(kāi)發(fā)，并于1996年研制成功第1臺(tái)WBL型雙微機(jī)自并勵(lì)可控硅靜止勵(lì)磁裝置。2015年是武漢長(zhǎng)控成立30周年，為了總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，展望未來(lái)，本文簡(jiǎn)單地回顧了30 a來(lái)武漢長(zhǎng)控在水輪機(jī)調(diào)節(jié)技術(shù)研究、水輪機(jī)電液調(diào)速器產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁裝置等電站控制設(shè)備研發(fā)方面所做的工作。

2　技術(shù)與產(chǎn)品創(chuàng)新

2.1集成電路模擬式電液調(diào)速器的研制

JDT/JST系列集成電路模擬式電液調(diào)速器的主要特點(diǎn)是:電氣部分采用集成電路，電液轉(zhuǎn)換部分采用了雙錐式電液伺服閥。采用閉環(huán)開(kāi)機(jī)、電子測(cè)速、電氣協(xié)聯(lián)、電氣開(kāi)度限制及機(jī)械開(kāi)度限制和手操機(jī)構(gòu)。代表性產(chǎn)品有JST－100型集成電路電液調(diào)速器，1976年在廣西合面獅電站通過(guò)由原水電部和一機(jī)部調(diào)速器聯(lián)合工作組主持的技術(shù)鑒定，于1978年在全國(guó)調(diào)速器行業(yè)會(huì)議納入系列型譜，成為我國(guó)當(dāng)時(shí)唯一納入型譜的大型電液調(diào)速器。該電液調(diào)速器還被編入我國(guó)大學(xué)教材，對(duì)我國(guó)調(diào)速器技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展起到了推動(dòng)作用。

2.2電子調(diào)節(jié)器式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的研究和應(yīng)用

當(dāng)主通道開(kāi)環(huán)增益增大時(shí)，傳統(tǒng)的機(jī)械液壓調(diào)速器和電液調(diào)速器往往容易引起調(diào)速器自身的閉環(huán)自激，不僅轉(zhuǎn)速死區(qū)的減少受到限制，而且主通道諸部件的特性也對(duì)調(diào)節(jié)規(guī)律產(chǎn)生不利影響。而電子調(diào)節(jié)器式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的調(diào)速器，通過(guò)理論分析證明其各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于緩沖式電液調(diào)速器，1980年在陸水電站通過(guò)了電站工業(yè)試驗(yàn)，驗(yàn)證了理論分析的正確性，武漢長(zhǎng)控生產(chǎn)的JDT、JST、WDT、WDST和YDT等系列大中型電液調(diào)速器均屬這類(lèi)結(jié)構(gòu)，這類(lèi)結(jié)構(gòu)在我國(guó)調(diào)速器行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。

2.3電氣協(xié)聯(lián)的研究與應(yīng)用

1971年，研制了我國(guó)第1臺(tái)具有電氣協(xié)聯(lián)的電調(diào)并在陸水2號(hào)機(jī)投入運(yùn)行。這種由電氣函數(shù)發(fā)生器和電液隨動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)成的電氣協(xié)聯(lián)裝置在當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)均未見(jiàn)報(bào)道，電氣協(xié)聯(lián)的調(diào)速器不僅提高了雙調(diào)節(jié)電調(diào)的性能，而且使機(jī)械液壓柜的機(jī)構(gòu)顯著簡(jiǎn)化。目前電氣協(xié)聯(lián)(現(xiàn)代微機(jī)調(diào)速器大都采用了數(shù)字協(xié)聯(lián))已廣泛采用，深受用戶(hù)歡迎。

2.4斷續(xù)控制在水輪機(jī)調(diào)節(jié)中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的機(jī)械液壓調(diào)速器和各類(lèi)電液調(diào)速器均是基于線性理論的連續(xù)控制方式，1980年武漢長(zhǎng)控開(kāi)展了水輪機(jī)調(diào)節(jié)斷續(xù)控制的研究，通過(guò)理論分析和電站工業(yè)性試驗(yàn)，論證了基于斷續(xù)控制的繼電隨動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用于水輪機(jī)調(diào)節(jié)是可行的，在此基礎(chǔ)上研制了DTT系列水輪機(jī)電子調(diào)速器，有60多臺(tái)投入運(yùn)行。實(shí)踐證明，采用斷續(xù)控制方式的調(diào)速器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、價(jià)格低，十分適合于農(nóng)村中小型水電機(jī)組的控制，有十分廣泛的應(yīng)用前景。目前市場(chǎng)上還有產(chǎn)品在投運(yùn)。

2.5高可靠性電液伺服閥的研制

在分析控制套和滑閥式電液轉(zhuǎn)換器故障原因的基礎(chǔ)上，研制出其結(jié)構(gòu)本身具有一定自動(dòng)清污能力的高可靠性電液伺服閥，并在電液調(diào)速器上得到推廣應(yīng)用，它顯著地提高了電液調(diào)速器的可靠性。該科研成果于1990年通過(guò)部級(jí)鑒定并獲水利部科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。

2.6單元組合式電液調(diào)速器模式的提出和應(yīng)用

通過(guò)長(zhǎng)期的工作實(shí)踐，并針對(duì)過(guò)去電液調(diào)速器的弊病，參考工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)中普遍采用的單元組合模式，研制并逐步完善了單元組合式水輪機(jī)電液調(diào)速器。該模式將電液調(diào)速器分為頻率測(cè)量、調(diào)節(jié)、操作、放大和電液隨動(dòng)等具有獨(dú)立功能的單元，單元間規(guī)定統(tǒng)一的信號(hào)電平，可以根據(jù)不同的調(diào)節(jié)對(duì)象組成相應(yīng)的調(diào)速器，單元組合式的推廣應(yīng)用，不僅為提高產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化水平及產(chǎn)品質(zhì)量創(chuàng)造了條件，而且便于運(yùn)行管理和維護(hù)檢修。武漢長(zhǎng)控生產(chǎn)的各類(lèi)大中型集成電路電液調(diào)速器均已實(shí)現(xiàn)單元組合化。

2.7直連式機(jī)械液壓系統(tǒng)的研制

通過(guò)對(duì)大量已運(yùn)行調(diào)速器主配壓閥實(shí)際最大行程統(tǒng)計(jì)資料的分析，認(rèn)為采用環(huán)形窗口后，直徑為80～100 mm的主配壓閥，行程在±6 mm以下亦能達(dá)到其額定容量。在此基礎(chǔ)上，武漢長(zhǎng)控與湖南水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院等單位聯(lián)合研制了從電液伺服閥、引導(dǎo)閥、輔助接力器至主配壓閥直連的機(jī)械液壓系統(tǒng)，構(gòu)成一種新型的無(wú)桿件的機(jī)械液壓系統(tǒng)。其特點(diǎn)是:機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、安裝、調(diào)試與維修方便?？蒲袠訖C(jī)JDT－80型集成電路電液調(diào)速器于1982年在江西上猶江電站投入運(yùn)行。這種調(diào)速器已有500多臺(tái)套在我國(guó)各大、中型電站投入運(yùn)行，深受用戶(hù)歡迎。

2.8微機(jī)電液調(diào)速器的研制

微機(jī)電液調(diào)速器研制雖起步較晚，但起點(diǎn)較高。電氣部分采用STD總線工控機(jī)，電液轉(zhuǎn)換部件采用雙錐電液伺服閥或伺服電機(jī)。其主要特征為:數(shù)字測(cè)頻、數(shù)字協(xié)聯(lián)、智能PID調(diào)節(jié)與控制、頻率跟蹤與相角控制、手動(dòng)與自動(dòng)無(wú)條件無(wú)擾動(dòng)切換。其代表性產(chǎn)品WDST－200－4.0型雙微機(jī)電液調(diào)速器于1989年在葛洲壩二江電廠投入運(yùn)行，1990年通過(guò)技術(shù)鑒定，獲長(zhǎng)江委科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的WDT型微機(jī)調(diào)速器，被評(píng)為1990年國(guó)家重點(diǎn)新產(chǎn)品。

2.9WBL型雙微機(jī)勵(lì)磁裝置的研制

1996年，武漢長(zhǎng)控第1臺(tái)WBL型微機(jī)自并勵(lì)可控硅靜止勵(lì)磁裝置研制成功，該勵(lì)磁裝置采用雙單片機(jī)80C196為調(diào)節(jié)器，在云南虎牙河電站成功投運(yùn)。

2.10全PLC調(diào)速器的研制

20世紀(jì)末，可編程序控制器(簡(jiǎn)稱(chēng)PLC)以可靠性高、編程方便等特點(diǎn)在工業(yè)控制領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，武漢長(zhǎng)控1998年開(kāi)始全PLC調(diào)速器的研發(fā)。

武漢長(zhǎng)控規(guī)劃數(shù)字式調(diào)速器的研發(fā)遵循以下兩個(gè)原則:數(shù)字調(diào)節(jié)器必須采用工業(yè)控制機(jī);自制硬件盡可能地少。秉承這樣兩個(gè)設(shè)計(jì)原則，PLC調(diào)速器必須采用PLC本體測(cè)頻，也就是行業(yè)內(nèi)所說(shuō)的全PLC調(diào)速器。

從1998年開(kāi)始，武漢長(zhǎng)控相繼開(kāi)發(fā)出多品種、多系列全PLC調(diào)節(jié)器。針對(duì)不同檔次、不同品牌、不同時(shí)期投放市場(chǎng)的PLC，在不同時(shí)期采取了不同的測(cè)頻處理應(yīng)對(duì)方案，主要表現(xiàn)在:采用中斷和查詢(xún)相結(jié)合的辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)頻率測(cè)量并保證其準(zhǔn)確性;采用靜態(tài)和動(dòng)態(tài)頻率相結(jié)合的辦法來(lái)保證調(diào)速器整機(jī)性能指標(biāo);采用PLC的內(nèi)置時(shí)鐘和脈沖寬度測(cè)量功能來(lái)測(cè)頻，既簡(jiǎn)化了頻率測(cè)量前置回路，又使得頻率測(cè)量程序非常簡(jiǎn)單。可以說(shuō)，武漢長(zhǎng)控沒(méi)有一臺(tái)非本體測(cè)頻的PLC調(diào)速器投放到市場(chǎng)，高可靠性的全PLC調(diào)速器得到了同行和用戶(hù)的充分認(rèn)可。多品種、多系列全PLC調(diào)節(jié)器構(gòu)成的調(diào)速器是武漢長(zhǎng)控1998年至今的主導(dǎo)產(chǎn)品。2002年的三門(mén)峽電站4號(hào)機(jī)改造就是該系列調(diào)節(jié)器的典型應(yīng)用，該成果被科技部等五部委評(píng)為國(guó)家重點(diǎn)新產(chǎn)品。

2.11WBLF－1000型IPC雙微機(jī)勵(lì)磁裝置的研制

1999年，WBLF－1000型IPC雙微機(jī)勵(lì)磁裝置采用研華工業(yè)PC機(jī)研發(fā)并采用非線性滅磁的雙微機(jī)勵(lì)磁裝置研制完成，成功運(yùn)用于單機(jī)3萬(wàn)kW的湖北朝陽(yáng)寺水電站。

2.12PLC勵(lì)磁裝置的研制

2002年，采用日本三菱公司FX2N系列PLC研發(fā)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置在湖北鎖金山電廠成功投運(yùn)。

2.13PCC調(diào)速器的研制

可編程計(jì)算機(jī)控制器(PCC)引入到調(diào)速器行業(yè)是由PLC調(diào)節(jié)器的測(cè)頻瓶頸引起的，PCC集成了PLC的標(biāo)準(zhǔn)控制功能和計(jì)算機(jī)的分時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)等功能，除具備PLC的高可靠性外，還具有PC機(jī)的高速性和大容量等特點(diǎn)。PCC具有高速的智能處理器TPU，它為調(diào)速器的測(cè)頻提供了充分的保證。

PCC調(diào)速器與同級(jí)別的全PLC調(diào)速器相比，測(cè)頻回路多、信號(hào)源可多選、測(cè)頻回路更加簡(jiǎn)單、測(cè)頻精度高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)。同級(jí)別的PCC調(diào)速器比全PLC調(diào)速器有更好的調(diào)節(jié)品質(zhì)。PCC具有的良好電磁兼容能力和現(xiàn)場(chǎng)總線(CANBUS)全面支持技術(shù)，體現(xiàn)著世界工控領(lǐng)域的發(fā)展方向。

武漢長(zhǎng)控從2003年開(kāi)始進(jìn)行PCC調(diào)速器的研發(fā)，2005年起相繼有PP41、B＆R2003、B＆R2005等多個(gè)系列PCC調(diào)速器投放市場(chǎng)。武漢長(zhǎng)控PCC調(diào)速器在廣西長(zhǎng)洲、貴州沙沱等一大批水電站得到廣泛運(yùn)用，并得到用戶(hù)充分認(rèn)可。目前大型調(diào)速器技術(shù)方案，PCC調(diào)節(jié)器是最重要的選擇之一。

2.14PBL型勵(lì)磁裝置的研制

2004年，以PCC為主調(diào)節(jié)器的PBL型勵(lì)磁裝置研制成功，該勵(lì)磁裝置調(diào)節(jié)器采用主備雙通道不對(duì)稱(chēng)冗余結(jié)構(gòu)，以PCC系列產(chǎn)品PP41為主通道，以單片機(jī)80C196為備用通道。該產(chǎn)品先后在云南挖窖河三級(jí)電站、四川交腳河電站、浙江毛洋電站和福建南盤(pán)石電站等成功投運(yùn)。由于WBL型和PBL型勵(lì)磁裝置運(yùn)行穩(wěn)定可靠，操作維護(hù)簡(jiǎn)單，深受用戶(hù)信賴(lài)。WBL型勵(lì)磁裝置在火電站勵(lì)磁和泵站電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁上也取得了應(yīng)用，進(jìn)一步擴(kuò)展了武漢長(zhǎng)控的業(yè)務(wù)范圍。

武漢長(zhǎng)控PBL型勵(lì)磁裝置通過(guò)了省部級(jí)鑒定。

2.15高油壓中小型調(diào)速器研制與延伸發(fā)展

為了降低調(diào)速器生產(chǎn)成本，武漢長(zhǎng)控考慮將標(biāo)準(zhǔn)液壓件和斷續(xù)控制方式用于電液調(diào)速器，1993年在此基礎(chǔ)上開(kāi)始了第1臺(tái)高油壓水輪機(jī)調(diào)速器的研發(fā)。1997年初，武漢長(zhǎng)控第1臺(tái)工作油壓為16 MPa、操作功為50 000 N·m的GYT－5000型高油壓水輪機(jī)調(diào)速器在四川雙柏水電站投入運(yùn)行，接著又有5臺(tái)同型號(hào)的高油壓水輪機(jī)調(diào)速器陸續(xù)在重慶市趕場(chǎng)水電站和魚(yú)背山水電站投入運(yùn)行。1999年該型號(hào)高油壓水輪機(jī)調(diào)速器通過(guò)部級(jí)鑒定，獲得水利部科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。

武漢長(zhǎng)控GYT系列高油壓調(diào)速器，采用囊式蓄能器儲(chǔ)能，蓄能器的膠囊密封極為可靠，里面所充入的高壓氮?dú)鈽O少泄露，運(yùn)行中不須補(bǔ)氣，也不須設(shè)置高壓空氣系統(tǒng)，可使水電站節(jié)約一筆可觀的投資和運(yùn)行費(fèi)用。

高油壓調(diào)速器應(yīng)用了電液比例隨動(dòng)裝置、電液數(shù)字隨動(dòng)裝置等現(xiàn)代化電液控制技術(shù)，減少了調(diào)速器的液壓放大環(huán)節(jié)。其機(jī)械液壓部分大都采用了標(biāo)準(zhǔn)液壓件，工作油壓有了大幅度提高;體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便，工作可靠，具有標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、高壓化和集成化的特點(diǎn);具有優(yōu)良的速動(dòng)性及穩(wěn)定性，在中小型調(diào)速器上得到了較廣泛的應(yīng)用。

武漢長(zhǎng)控將高油壓技術(shù)繼續(xù)延伸，應(yīng)用到大型調(diào)速器，努力使該系列產(chǎn)品成為調(diào)速器的升級(jí)換代產(chǎn)品，在各類(lèi)機(jī)型的調(diào)速器上得到廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)已形成了中小型高油壓調(diào)速器的系列產(chǎn)品和大型高油壓雙調(diào)節(jié)調(diào)速器產(chǎn)品。系列產(chǎn)品是國(guó)內(nèi)工作油壓最高的電液調(diào)速器，額定油壓達(dá)16 MPa，為我國(guó)電液調(diào)速器的發(fā)展開(kāi)辟了一條新路。高油壓水輪機(jī)調(diào)速器一經(jīng)面世，便以其獨(dú)特的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)得到了用戶(hù)的廣泛認(rèn)可，并在國(guó)內(nèi)外得到迅速推廣。

2.16比例閥與數(shù)字閥一體化應(yīng)用

針對(duì)比例閥和數(shù)字閥可靠性與性能指標(biāo)相矛盾的問(wèn)題，武漢長(zhǎng)控2004年首創(chuàng)比例閥和數(shù)字閥回路和驅(qū)動(dòng)兼容的中小型調(diào)速器，閥體電回路和機(jī)回路通用，用戶(hù)可根據(jù)電站的特點(diǎn)和自己的喜好，選擇安裝比例閥或數(shù)字閥即可實(shí)現(xiàn)比例閥或數(shù)字閥控制的調(diào)速器。

2.17沖擊式水輪機(jī)電液調(diào)速器的研制

20世紀(jì)90年代，沖擊式水輪機(jī)電液調(diào)速器在國(guó)內(nèi)尚屬空白，當(dāng)時(shí)所采用的機(jī)械液壓調(diào)速器已不能滿足電站自動(dòng)控制的要求。1993年武漢長(zhǎng)控結(jié)合以禮河電站調(diào)速器的技術(shù)改造，開(kāi)始研制大型多噴嘴沖擊式水輪機(jī)電液調(diào)速器。1995～1999年，以禮河三級(jí)、四級(jí)站共8臺(tái)大型四噴嘴沖擊式機(jī)組調(diào)速器全部改造成功，奠定了武漢長(zhǎng)控沖擊式機(jī)組調(diào)速器技術(shù)國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位。從2005年開(kāi)始，武漢長(zhǎng)控積極研究多噴嘴沖擊式機(jī)組調(diào)速器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和調(diào)節(jié)模式，采用單元控制方式，取消協(xié)聯(lián)是其特色成果。作為多噴嘴沖擊式機(jī)組微機(jī)調(diào)速器的開(kāi)創(chuàng)者，根據(jù)沖擊式機(jī)組的特點(diǎn)，武漢長(zhǎng)控提出了取消折向器與噴針的協(xié)聯(lián)關(guān)系、噴針作為主調(diào)節(jié)、折向器作為過(guò)速保護(hù)裝置的單元控制方案，大大簡(jiǎn)化了多噴嘴多折向器控制的調(diào)速器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品性能進(jìn)一步提升。該系列成果通過(guò)了兩次省部級(jí)鑒定，一個(gè)部級(jí)科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。2003年以來(lái)武漢長(zhǎng)控承接了單機(jī)容量36 MW以上的沖擊式調(diào)速器多臺(tái)套，在沖擊式機(jī)組調(diào)速器方面擁有最大的市場(chǎng)占有率。

2.18電機(jī)控制式電液調(diào)速器的研制

20 a年前，在電液調(diào)速器中普遍采用電液轉(zhuǎn)換器(或電液伺服閥)作為電氣－機(jī)械轉(zhuǎn)換部件，由于其對(duì)油質(zhì)的要求高，可靠性降低，難以滿足大多數(shù)管理水平低或油質(zhì)差的中小型電站運(yùn)行可靠性的要求，武漢長(zhǎng)控率先提出采用控制電機(jī)(步進(jìn)電機(jī)、直流伺服電機(jī)、交流伺服電機(jī))作為電液調(diào)速器中的電氣機(jī)械轉(zhuǎn)換部件。

直流伺服電機(jī)由于其低速大力矩和控制電路簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，武漢長(zhǎng)控首先研制了DKT－100型直流伺服電機(jī)控制的調(diào)速器，并于1996年3月在河北王快電站投入運(yùn)行。后來(lái)相繼有近100臺(tái)套直流伺服電機(jī)控制式調(diào)速器投入運(yùn)行，由于其運(yùn)行穩(wěn)定，調(diào)整方便，深受用戶(hù)歡迎。

隨著電子技術(shù)的進(jìn)步，在精密的數(shù)控機(jī)床上廣泛采用了交流伺服系統(tǒng)，武漢長(zhǎng)控也適時(shí)展開(kāi)了交流伺服電機(jī)控制調(diào)速器的研究。2004年5月，武漢長(zhǎng)控第1臺(tái)JDKST－100型交流伺服電機(jī)控制調(diào)速器在廣西合面獅水電站成功投入運(yùn)行，該調(diào)速器通過(guò)了行業(yè)技術(shù)鑒定，技術(shù)國(guó)內(nèi)領(lǐng)先，并得到了廣泛推廣應(yīng)用。

應(yīng)行業(yè)特性和多數(shù)用戶(hù)的需求，武漢長(zhǎng)控在伺服電機(jī)推廣應(yīng)用的同時(shí)，步進(jìn)電機(jī)控制式調(diào)速器也得到充分發(fā)展，并在云南黃連山電站、貴州老江底電站、廣西昭平電站、重慶大河口電站等得到應(yīng)用。電機(jī)控制式調(diào)速器的推出應(yīng)該是調(diào)速器行業(yè)的一場(chǎng)技術(shù)革命。武漢長(zhǎng)控已成為電機(jī)控制式電液調(diào)速器最為齊全的廠家。

2.19貫流式機(jī)組專(zhuān)用調(diào)速器的研制

針對(duì)貫流式機(jī)組的運(yùn)行和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，武漢長(zhǎng)控進(jìn)行了貫流式機(jī)組專(zhuān)用調(diào)速器的研制。該類(lèi)型的調(diào)速器機(jī)械部分采用比例閥控制，工作油壓為6.3 MPa，無(wú)機(jī)械反饋，液壓集成度高，并首創(chuàng)了固定引導(dǎo)閥式主配壓閥，造型美觀，結(jié)構(gòu)緊湊。采用調(diào)速器機(jī)械部分和油壓裝置合一，簡(jiǎn)化了管路系統(tǒng)，電站布置整齊美觀。根據(jù)貫流式電站和貫流式機(jī)組的特殊性，調(diào)速器設(shè)有大波動(dòng)控制策略和水位控制等特殊功能。2000年在國(guó)內(nèi)紅巖子水電站進(jìn)行了“貫流式機(jī)組專(zhuān)用調(diào)速器”的成果鑒定，該成果應(yīng)用了兩項(xiàng)專(zhuān)利技術(shù)，即“水輪機(jī)調(diào)速器的電液比例隨動(dòng)裝置”和“液壓內(nèi)反饋?zhàn)詮?fù)中式主配壓閥”。產(chǎn)品高度的可靠性和優(yōu)良的技術(shù)性能指標(biāo)得到了同行專(zhuān)家的一致好評(píng)。經(jīng)過(guò)近10 a的運(yùn)行，充分證明了該成果技術(shù)的先進(jìn)性和成熟性。武漢長(zhǎng)控將該成果應(yīng)用于被譽(yù)為燈泡貫流式機(jī)組電站中的“三峽工程”——廣西長(zhǎng)洲水電廠，用戶(hù)的良好反饋，以及與兄弟單位的產(chǎn)品性能對(duì)比，再次證明了長(zhǎng)控品牌在貫流式機(jī)組調(diào)速器的領(lǐng)跑者地位。

2.20潮汐電站水輪機(jī)調(diào)速器研制

為滿足亞洲地區(qū)最大(世界上名列第三位)的浙江江廈潮汐水電站的自動(dòng)化需要，武漢長(zhǎng)控于1997，2002年和2009年相繼研制成功了三代潮汐式水輪機(jī)調(diào)速器，該系列調(diào)速器可以滿足機(jī)組雙向多工況(如正、反向發(fā)電，正、反向泄水等)運(yùn)行需要，且該機(jī)型填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)適應(yīng)潮汐能電站可逆式燈泡貫流機(jī)組全工況控制的空白，成果整體技術(shù)及性能指標(biāo)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，創(chuàng)近些年來(lái)本行業(yè)成果鑒定評(píng)價(jià)之最高。國(guó)家重點(diǎn)新產(chǎn)品“可逆式水電機(jī)組智能適應(yīng)式數(shù)字調(diào)速器”就是以本項(xiàng)目為基礎(chǔ)的杰作。

2.21抽水蓄能機(jī)組調(diào)速器的研制

未來(lái)幾十年，國(guó)家在抽水蓄能電站投資規(guī)模很大，目前該類(lèi)機(jī)組調(diào)速器市場(chǎng)基本上由國(guó)外廠家壟斷，價(jià)格昂貴。2008年武漢長(zhǎng)控承接了潘家口2臺(tái)90 MW抽水蓄能機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)改造，采用了其先進(jìn)的比例閥式集成液壓系統(tǒng)。

2.22新型操作器的研制

國(guó)家電網(wǎng)建設(shè)在迅速發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模將越來(lái)越大，單臺(tái)機(jī)組對(duì)電網(wǎng)的影響將會(huì)逐漸變小，特別是中小型機(jī)組。借鑒發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)，中小型機(jī)組調(diào)速器可以被簡(jiǎn)單可靠的操作器取代。武漢長(zhǎng)控順應(yīng)市場(chǎng)的需要推出了多種操作器系列產(chǎn)品。

2.23雙核處理器(DSP+ARM)勵(lì)磁裝置的研制

勇于創(chuàng)新是企業(yè)發(fā)展的源泉，2013年，武漢長(zhǎng)控進(jìn)行了雙核處理器(DSP+ARM)勵(lì)磁裝置的研發(fā)，采用最為先進(jìn)的雙核芯片F(xiàn)28M35作為調(diào)節(jié)器。該系列技術(shù)成果成功應(yīng)用于云南老屋河水電站同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁裝置和湖北長(zhǎng)青泵站、后湖泵站同步電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁裝置。該成果進(jìn)一步改善了勵(lì)磁性能，提高了產(chǎn)品檔次，從而推動(dòng)了勵(lì)磁行業(yè)技術(shù)進(jìn)步。

2.24低壓機(jī)組一體化屏的研制

低壓機(jī)組自動(dòng)化是我國(guó)的薄弱環(huán)節(jié)，在農(nóng)村小水電大力開(kāi)發(fā)的背景下，在“無(wú)人值班”(少人值守)的自動(dòng)化管理模式政策驅(qū)動(dòng)下，低壓機(jī)組一體化屏應(yīng)運(yùn)而生。武漢長(zhǎng)控開(kāi)發(fā)了集調(diào)速、勵(lì)磁、自動(dòng)化、保護(hù)、同期于一體的低壓機(jī)組自動(dòng)化屏產(chǎn)品。

2.25其他電站自動(dòng)化設(shè)備或裝置的研制

根據(jù)水電站自動(dòng)化的要求，應(yīng)用戶(hù)的需要，武漢長(zhǎng)控還配套研制完成了水電站球閥控制系統(tǒng)、分段關(guān)閉裝置、油壓裝置控制系統(tǒng)、重錘關(guān)機(jī)裝置、事故配壓閥、PLC轉(zhuǎn)速測(cè)控裝置、數(shù)字頻率測(cè)量與發(fā)生儀、中性點(diǎn)接地裝置等電站自動(dòng)化設(shè)備。

3　實(shí)驗(yàn)研究與實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)

3.1調(diào)速器與勵(lì)磁裝置試驗(yàn)儀器的研究

在試驗(yàn)室和電站開(kāi)展了調(diào)速器及其主要部件動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn)方法的研究。1980年在陸水電站獲得了水輪機(jī)調(diào)速器系統(tǒng)頻率特性，并提出了電液調(diào)速器動(dòng)態(tài)試驗(yàn)的方法。

通常，水電站機(jī)組控制系統(tǒng)的試驗(yàn)只能在真機(jī)上進(jìn)行，無(wú)法進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，難以取得良好的動(dòng)靜態(tài)性能。武漢長(zhǎng)控與華中科技大學(xué)水電學(xué)院共同研發(fā)了水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)測(cè)試儀和水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)仿真裝置，與武漢大學(xué)動(dòng)力學(xué)院共同研發(fā)了同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁裝置測(cè)試儀和同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁仿真裝置，從而保證了在實(shí)際系統(tǒng)投運(yùn)前，把真實(shí)控制器和實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)對(duì)接構(gòu)成實(shí)時(shí)閉環(huán)系統(tǒng)，并在其上進(jìn)行各種閉環(huán)動(dòng)、靜態(tài)特性試驗(yàn)。

通過(guò)水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)實(shí)時(shí)仿真技術(shù)對(duì)水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)與性能進(jìn)行優(yōu)化，通過(guò)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)實(shí)時(shí)仿真技術(shù)對(duì)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)參數(shù)與性能進(jìn)行優(yōu)化，以提高水電機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性與安全性。

3.2在水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中引入水壓反饋的研究

過(guò)水系統(tǒng)水流加速時(shí)間常數(shù)Tw大的電站，即Tw/Ta較大時(shí)，一般調(diào)速器不能滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和調(diào)節(jié)品質(zhì)的要求，為解決這一技術(shù)問(wèn)題，武漢長(zhǎng)控開(kāi)展了在電液調(diào)速器中引入水壓反饋的雙信息電液調(diào)速系統(tǒng)的理論分析和試驗(yàn)，研究了直接和間接水壓反饋兩方案，探討了水壓補(bǔ)償?shù)臋C(jī)理，分析了水壓補(bǔ)償對(duì)改善水輪機(jī)調(diào)節(jié)品質(zhì)的效果，進(jìn)行了電站工業(yè)試驗(yàn)，為水輪機(jī)雙信息調(diào)速系統(tǒng)研制奠定了基礎(chǔ)。

3.3大型調(diào)速器實(shí)驗(yàn)臺(tái)建設(shè)

武漢長(zhǎng)控于1993年建成了國(guó)內(nèi)先進(jìn)的大型調(diào)速器實(shí)驗(yàn)臺(tái)，該實(shí)驗(yàn)臺(tái)裝備有4.0 MPa和6.3 MPa兩個(gè)壓力等級(jí)的油壓裝置，并配有數(shù)字仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)備(可對(duì)引水系統(tǒng)、水輪發(fā)電機(jī)組和電網(wǎng)等進(jìn)行建模)和高性能空壓機(jī)。2005年，對(duì)該實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行了升級(jí)改造，目前，實(shí)驗(yàn)臺(tái)上可同時(shí)進(jìn)行2臺(tái)大型調(diào)速器的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)試驗(yàn)，可以進(jìn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的全部試驗(yàn)項(xiàng)目，可以模擬電站現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行開(kāi)停機(jī)、空擾和甩負(fù)荷等一系列實(shí)驗(yàn)，為產(chǎn)品出廠檢測(cè)驗(yàn)收和用戶(hù)培訓(xùn)提供了很大方便。該實(shí)驗(yàn)臺(tái)在全國(guó)屈指可數(shù)。

3.4動(dòng)模實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

2013年底，應(yīng)武漢長(zhǎng)控勵(lì)磁專(zhuān)業(yè)和院機(jī)組一體化屏研轉(zhuǎn)項(xiàng)目的需要，武漢長(zhǎng)控建設(shè)了動(dòng)模實(shí)驗(yàn)室，配置了STC三相交流同步發(fā)電機(jī)、采用高速液壓馬達(dá)的原動(dòng)機(jī)、模擬同期表等。

4　技術(shù)成果

武漢長(zhǎng)控不但重視技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)品研制，同時(shí)注重科研成果的開(kāi)發(fā)積累，積極出版或參與編寫(xiě)專(zhuān)著，并注重行業(yè)影響，積極參加行業(yè)活動(dòng)，技術(shù)交流活躍。一大批技術(shù)骨干在各類(lèi)刊物上發(fā)表論文和學(xué)術(shù)交流會(huì)上進(jìn)行技術(shù)交流;在國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制訂上作出了相當(dāng)大的貢獻(xiàn);在專(zhuān)利申請(qǐng)、成果鑒定、報(bào)獎(jiǎng)、國(guó)家重點(diǎn)新產(chǎn)品的申報(bào)、企業(yè)創(chuàng)新基金申請(qǐng)等方面成績(jī)斐然。

4.1著作和學(xué)術(shù)論文

作為我國(guó)設(shè)計(jì)制造輔機(jī)產(chǎn)品的企業(yè)，武漢長(zhǎng)控出版或參與編寫(xiě)的專(zhuān)著有5部。其中作為主編單位出版了《水輪發(fā)電機(jī)組調(diào)速與勵(lì)磁設(shè)備》一書(shū)，并是中國(guó)《電氣工程大典》“水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)”部分的編寫(xiě)單位。

武漢長(zhǎng)控于1996年收集出版了技術(shù)文獻(xiàn)選編第1集，收錄了建所前后有代表性的論文37篇，內(nèi)容涵蓋綜述、專(zhuān)利技術(shù)、試驗(yàn)與研究、裝置與產(chǎn)品及理論分析等方面，絕大部分已在省部級(jí)刊物、核心期刊和學(xué)術(shù)交流會(huì)上公開(kāi)發(fā)表。科研成果厚積薄發(fā)，2000年后又收集出版了技術(shù)文獻(xiàn)選編第2集和第3集，其中在國(guó)家一級(jí)刊物上發(fā)表的論文近50篇。文獻(xiàn)描述和記錄了武漢長(zhǎng)控21世紀(jì)的科研成果和產(chǎn)品軌跡，較全面地反映了武漢長(zhǎng)控的技術(shù)進(jìn)步和科研成果。

4.2調(diào)速器標(biāo)準(zhǔn)編寫(xiě)

參加了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 9652.1－2007“水輪機(jī)控制系統(tǒng)技術(shù)條件”等的制定工作;參加了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T 1120－2009“水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)自動(dòng)測(cè)試及實(shí)時(shí)仿真裝置技術(shù)條件”與DL/T 792－2013“水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)及裝置運(yùn)行與檢修規(guī)程”等的編寫(xiě)工作;參加了部頒標(biāo)準(zhǔn)SL 615－2013“水輪機(jī)電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)及裝置基本技術(shù)條件”等的編寫(xiě)工作;作為主編單位，正在進(jìn)行能源標(biāo)準(zhǔn)“小水電機(jī)組高油壓調(diào)速器基本技術(shù)條件”的編寫(xiě)，為水輪機(jī)調(diào)節(jié)行業(yè)做出了應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

4.3專(zhuān)利技術(shù)與成果鑒定

統(tǒng)計(jì)1995年以來(lái)所獲得的專(zhuān)利，武漢長(zhǎng)控共獲得實(shí)用新型16項(xiàng)，且所有轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，取得了較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。特別是，水輪機(jī)調(diào)速器的電液比例隨動(dòng)裝置(專(zhuān)利號(hào)ZL95 2 38033.1)成為武漢長(zhǎng)控高油壓調(diào)速器的靈魂技術(shù)并為我國(guó)電液調(diào)速器的發(fā)展開(kāi)辟了一條新路;水輪機(jī)調(diào)速器自復(fù)中電－機(jī)轉(zhuǎn)換器(專(zhuān)利號(hào)ZL 04220027462.6)是武漢長(zhǎng)控為改變我國(guó)調(diào)速器油質(zhì)環(huán)境比較差而電液轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)可靠性得不到保障的問(wèn)題而提出的技術(shù)思想，是調(diào)速器行業(yè)的一場(chǎng)技術(shù)革命，一直影響并發(fā)展到現(xiàn)在;主配壓閥位置流量反饋液壓復(fù)中裝置(專(zhuān)利號(hào)ZL 200820191121.9)成為武漢長(zhǎng)控各機(jī)型(混流、軸流轉(zhuǎn)槳、貫流等)大型調(diào)速器的核心技術(shù)，在與進(jìn)口主配的比較竟?fàn)幹胁惶幭嘛L(fēng)，其廣泛應(yīng)用獲得同行和用戶(hù)的一致好評(píng)。

統(tǒng)計(jì)1998年以來(lái)的成果鑒定16項(xiàng)，如WDT－150雙冗余可編程水輪機(jī)調(diào)速器(鄂科鑒字［2010］第03175號(hào))，它們?yōu)槲錆h長(zhǎng)控贏得了良好的市場(chǎng)聲譽(yù)，搭建了友善的客戶(hù)平臺(tái)。

4.4科研成果

武漢長(zhǎng)控成立30 a來(lái)(包括所成立前)，在水輪機(jī)調(diào)速器和同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁的科研和創(chuàng)新方面做了大量工作，獲得豐碩的科技成果，其中16項(xiàng)獲獎(jiǎng)，特別是: JST－100型水輪機(jī)集成電路雙調(diào)節(jié)電液調(diào)速器獲全國(guó)科學(xué)大會(huì)獎(jiǎng)，WDT型水輪機(jī)微機(jī)電液調(diào)速器、帶TFT中文界面的伺服電機(jī)控制式全可編程水輪機(jī)調(diào)速器、可逆式水電機(jī)組智能適應(yīng)式數(shù)字調(diào)速器等被評(píng)為國(guó)家重點(diǎn)新產(chǎn)品。武漢長(zhǎng)控在調(diào)速調(diào)節(jié)器發(fā)展的各個(gè)階段，都對(duì)應(yīng)開(kāi)發(fā)了同檔次控制器的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，雙微機(jī)、IPC、PLC、PCC、雙核處理器(DSP+ARM)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，品種齊全，勵(lì)磁科研與調(diào)速開(kāi)發(fā)同步發(fā)展。

5　結(jié)語(yǔ)

武漢長(zhǎng)控成立發(fā)展的30 a，正是我國(guó)水電控制技術(shù)飛速進(jìn)步、蓬勃發(fā)展的30 a，也是長(zhǎng)控人在推動(dòng)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步方面做出突出貢獻(xiàn)的30 a。30 a來(lái)，長(zhǎng)控人在水輪機(jī)調(diào)速器和同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁等電站控制設(shè)備的科研與設(shè)計(jì)、成果推廣、起草國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等方面做了大量工作，獲得了豐碩的成果。但與當(dāng)代科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的速度相比，差距仍然很大，要跟上科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的步伐，滿足電站自動(dòng)化技術(shù)日益提高的要求，任務(wù)還十分艱巨，長(zhǎng)控人需要戒驕戒躁，加倍努力，研制出更多更先進(jìn)的新型調(diào)速器和勵(lì)磁裝置，加快將我國(guó)水電站輔機(jī)控制設(shè)備推向世界的步伐，多參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)。在國(guó)家全面深化改革的大背景下，武漢長(zhǎng)控將為我國(guó)乃至國(guó)際水輪機(jī)調(diào)速與同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁等電站控制設(shè)備技術(shù)的發(fā)展作出應(yīng)有的新貢獻(xiàn)。

環(huán)境與生態(tài)

作者簡(jiǎn)介:潘熙和，男，長(zhǎng)江科學(xué)院武漢長(zhǎng)江控制設(shè)備研究所所長(zhǎng)，教授級(jí)高級(jí)工程師.

收稿日期:2015-08-17

文章編號(hào):1006-0081(2015) 10-0027-06

中圖法分類(lèi)號(hào):TK730.41

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A