GB T 9652.1-2007 水轮机控制系统技术条件.pdf

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1、ICS 27140K 55 a亘中华人民共和国国家标准GBT 965212007代替GBT 965211997水轮机控制系统技术条件2007-06-2 1发布Specifications of control systemsfor hydraulic turbines2008-02-01实施中华奎匿共和国国塞质量监督检验检疫总局考右中国国家标准化管理委员会厘11GBT 965212007目 次前言I1范围12规范性引用文件13工作条件14技术要求25供货范围和备品备件66图纸与资料67铭牌、包装、运输、贮存68保证期7刖 置GBT 965212007本部分是对GBT 965211997水轮机调

2、速器与油压装置技术条件的修订，采用了IEC 61362水轮机控制系统技术规范导则中一些主要内容，并结合我国多年来的实践经验编制而成。与原标准相比，本部分的调速器静、动态性能及电磁兼容性指标均有较大的提高，对油压装置的要求较为详细。本部分自实施之日起，同时代替GBT 965211997。本部分由中国电器工业协会提出。本部分由全国水轮机标准化委员会归口。本部分起草单位：天津电气传动设计研究所、中国水利水电科学研究院自动化研究所、东方电机控制设备公司、电力自动化研究院电气控制技术研究所、事达电气股份有限公司、长江控制设备研究所、三联水电控制设备有限公司、三峡水电厂、西安理工大学。本部分主要起草人：李

3、晃、董于青、张建明、周平、邵宜祥、张富强、潘熙和、刘安平、余志强、南海鹏。水轮机控制系统技术条件GBT 9652120071范围本部分适用于水轮机控嗣系统，包括工作容量350 N-m及以上的机械液压词速器(以下简称机调)和电气液压调速器(以下简称电调)以及油压装置。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。GB 150钢制压力容器GBT 191包装储运图示标志(GBT

4、1912000，eqv ISO 780：1997)GBT 2681 电工成套装置中的导线颜色GBT 2682 电工成套装置中的指示灯和按钮的颜色GBT 30471高度进制为20 mm的面板、架和柜的基本尺寸系列GBT 3797-2005电气控制设备GBT 45881无金属化孔单双面印制板分规范(GBT 4588I1996，idt IECPQC 89：1990)GBT 45882有金属化孔单双面印制板分规范(GBT 458821996，idt IECPQC 90：1990)GBT 11120一1989 L-TSA汽轮机油(neq ISO 8068：1987)GBT 17626。41998 电磁兼

5、容 试验和测量技术 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验(idt IEC 6100044：1995)JBT 4711-2003压力容器涂敷及运输包装JBT 7041-1993液压齿轮泵技术条件JBT 80911998螺杆泵试验方法JBT 8097-1999泵的振动测量与评价方法3工作条件本部分所规定的各项调节系统静态及动态特性指标均是在下列条件下制定。31 水轮机所选定的调速器与油压装置合理：311接力器最大行程与导叶全开度相适应。对中、小型和特小型调速器，导叶实际最大开度至少对应于接力器最大行程的80以上。312调速器与油压装置的工作容量选择是合适的。32水轮发电机组运行正常：321 水轮机在制造厂规

6、定的条件下运行。322测速信号源、水轮机导水机构、转叶机构、喷针及折向器机构、调速轴及反馈传动机构应无制造和安装缺陷，并应符合各部件的技术要求。323水轮发电机组应能在手动各种工况下稳定运行。在手动空载工况(发电机励磁在自动方式下工作)运行时，水轮发电机组转速摆动相对值对大型调速器不超过o2；对中、小型和特小型调速器均不超过士03。33对比例积分微分(PlD)型调速器。水轮机引水系统的水流惯性时间常数L不大于4 S；对比例积1GBT 965212007分(PI)型调速器，水流惯性时间常数T二不大于25 s。水流惯性时间常数丁二与机组惯性时间常数L的比值不太于04。反击式机组的L不小于4 s，冲

7、击式机组的丁不小于2 s。34海拔高度不超过2 500 in。35调速器周围空气温度：a)不同海拔高度的最高空气温度见表1。表1f 海拔高度m I l ooo 1 000i 500 1 5002 000 2 0002 500最高空气温度 l 40 37S 35 325 lb最低空气温度5U。36空气相对湿度：最湿月的月平均最大相对湿度为90，同时该月的月平均温度为25C。37调速系统所用油的质量必须符合GB 11120-1989中46号汽轮机油或粘度相近的同类型油的规定，使用油温范围为105012。为获得液压控制系统工作的高可靠性，必须确保油的高清洁度，过滤精度应符合产品的要求。38调整试验前

8、，应排除调速系统可能存在的缺陷，如机械传动系统的死区、卡阻及液压管道与元、部件中可能存在的空气等。39上述某些工作条件如不满足要求，有关指标可由供需双方协商。4技术要求41产品应符合产品标准的要求，并按照规定程序批准的图样及文件制造。42调速系统接力器容量应保证达到设计规定值。43调速系统静态特性应符合下列规定：431静态特性曲线应近似为直线。432测至主接力器的转速死区和在水轮机静止及输入转速信号恒定的条件下接力器摆动值不超过表2规定值。裹2调速器类型 大型 中型 小型特小型项目电调 电调 电调 机调转速死区h“ o02 o06 010 o18 o20接力器摆动值 oi o25 o4 o75

9、 08433转桨式水轮机调速系统，桨叶随动系统的不准确度f不大于08。实测协联曲线与理论协联关系曲线的偏差不大于桨叶接力器全行程的1。434 冲击式水轮机调速系统静态品质应达到：4341测至喷针接力器的转速死区应符合表2规定；4342在稳态工况下，对多喷嘴冲击式水轮机的任何两喷针之间的位置偏差，在整个范围内均不大于1；每个喷针位置对所有喷针位置平均值的偏差不大于05。435对每个导叶单独控制的水轮机，任何两个导叶接力器的位置偏差不大于l；每个导叶接力器位置对所有导叶接力器位置平均值的偏差不大于05。44水轮机调节系统动态特性应符合下列规定：441调速器应保证机组在各种工况和运行方式下的稳定性。

10、在空载工况自动运行时，施加一阶跃型转速指令信号，观察过渡过程，以便选择调速器的运行参数。待稳定后记录转速摆动相对值，对大型电调不超过O15，对中、小型调速器不超过025，特小型词速器不超过5：03。如果机组手动空2GeT 965212007载转速摆动相对值大于规定值，其自动空载转速摆动相对值不得大于相应手动空载转速摆动相对值。442机组启动开始至机组空载转速偏差小于同期带(+1一o5)的时间n不得大于从机组起动开始至机组转速达到80额定转速的时间t08的5倍。443机组甩负荷后动态品质应达到：4431甩100额定负荷后，在转速变化过程中，超过稳态转速3额定转速值以上的波峰不超过两次；4432从

11、机组甩负荷时起，到机组转速相对偏差小于-t-_1为止的调节时间ts与从甩负荷开始至转速升至最高转速所经历的时间tu的比值，对中、低水头反击式水轮机不大于8，桨叶关闭时间较长的轴流转桨式水轮机不大于12；对高水头反击式水轮机和冲击式水轮机应不大于15；对从电网解列后给电厂供电的机组，甩负荷后机组的最低相对转速不低于09(投人浪涌控制及桨叶关闭时间较长的贯流式机组除外)。4433转速或指令信号按规定形式变化，接力器不动时间：对电调不大于02 s，机调不大于03 S。45油压装置：451油压装置正常工作油压的变化范围在名义工作压力的士(24)以内(对额定油压为10 MPa16 MPa的油压装置，其正

12、常工作油压的变化范围可达名义工作油压的土5)。紧急停机压力(事故停机的最小压力)P。的选择应使关机后压力不降到最低操作压力Pn以下。最低操作压力Pn(MPa)根据要求的接力器容量A(Nm)和所用的接力器容积y(m3)求得：P。一(AV)10“452压力罐可用油的体积：在正常工作油压下限和油泵不打油时，压力罐的容积至少应能在压力降不超过正常工作油压下限和最低操作油压之差的条件下提供规定的各接力器行程数，对混流式水轮机为3个导叶接力器行程；对转桨式水轮机，除3个导叶接力器行程外，还要求152个桨叶接力器行程；对冲击式水轮机，除3个折向器接力器行程外，还要求152个喷针接力器行程。453在正常工作油

13、压上限，非隔离式压力罐内油和空气体积比通常为1312。454组合式和分离式油压装置应设置2台油泵，每台油泵的输油量足以补充漏油量，并有最少2倍的安全系数。通常每台泵的每分钟输油量不大于接力器容积的065倍。455油泵打油时，油泵出口至压力罐的压力降通常不大于02 MPa。456控制系统管道内油的流速不超过5 ms。457当油压高于工作油压上限2以上时，安全阀应开始排油；当油压高于工作油压上限的10以前，安全阀应全部开启，并使压力罐中油压不再升高。安全阀的泄漏量不大于油泵输油量的1。458设有自动补气装置的组合式或分离式油压装置，应设空气安全阀，其动作值为工作油压上限的114。459当油压低于工

14、作油压下限01 MPa015 MPa时，有备用油泵的25 MPa63 MPa油压装置应启动备用油泵。4510油压装置各压力信号器整定值的动作偏差，不超过整定值的土2。46调速器：461对机械液压调速器，暂态转差系数b。应能在设计范围内整定，其最大值不小于80，最小值不大于5；缓冲时间常数Td可在设计范围内整定，小型及以上的调速器最大值不小于20 S，特小型不小于12 S；最小值不大于2 S。462 PID型调节器的调节参数应能在设计范围内整定：比例增益K一最小值不大于05，最大值不小于20；积分增益K。最小值不大于005 1s最大值不小于10 1s；微分增益Kn最小值为0，最大值不小于5 s。

15、463永态转差系数6P应能在自零至最大值范围内整定，最大值不小于8。对小型机械液压调速6BT 965212007器，零刻度实测值不应为负值，其值不大于01。464零行程的转速调整范围的上限应大于永态转差系数的最大值，其下限一般为一lo。如设有远距离控制装置时，其动作时间应符合设计要求。465开度限制机构应能在自零至最大开度范围内任意整定。对大型电调和中型电调，开度限制机构远距离控制装置的动作时间应符合设计规定。466接力器的关闭时间Tf与开启时间t应能在设计范围内任意整定。467调速器应能实现机组的自动、手动起动和停机。当调速器自动部分失灵时，应能手动运行。中小调速器的接力器如无机械手动操作机

16、构时，油压装置必须装有备用油泵；对通流式调速器，必须装设接力器手动操作机构。468带有压力罐的调速器应装设紧急停机装置，并动作可靠。469按水头自动调整协联关系的机构，应能手动设定水头。如设有远距离控制装置时，其动作时间应符合设计规定。4610对电调尚有下列要求：46101大型电调应设冗余电源，当工作电源故障时，应自动切换至备用电源。电气装置工作电源和备用电源相互切换时，水轮机主接力器的开度变化不得超过其全行程的士1。46102大型电调应设置人工失灵区，其最大值不小于额定转速1，并能在其设计范围内调整。46103大型电调和中型电调稳定运行时，如测速装置输入信号、水头信号、功率信号或接力器位置信

17、号消失时，应能使机组保持所带的负荷，水轮机主接力器的开度变化不得超过其全行程的士1，同时要求不影响机组的正常停机和事故停机。46104对大型微机电调和中型微机电调应以工业控制级微机为核心。除调速器基本功能外，还应具有故障诊断和容错控制等功能，并配置与上位机通讯的接口，提供通讯协议。46105对大型电调，控制模式(频率控制、功率控制、开度控制、水位控制和流量控制)切换时，水轮机主接力器的开度变化不得超过其全行程的1。4611大型和中小型电液调速器的综合漂移量折算为转速相对值，分别不得超过03和06 oA。47对调速器及油压装置各装置的要求：471测速装置：4711在额定转速10范围内，静态特性曲

18、线应近似直线，其转速死区应符合设计规定值；在额定转速2范围内，其放大系数的实测值偏差不超过设计值的5。4712机械式测速装置(飞摆)，在经过超速试验后不得出现变形和裂纹等不正常现象。4713电气测速装置最小工作信号电压应不大于规定值。472缓冲装置输出特性应平滑且近似为指数衰减曲线，与理论曲线比较，其时间常数偏差：对电调不超过土10，对小型机调和特小型机调分别不超过土20 oA和30。特性曲线的对称性：对中、小型调速器和特小型调速器，在同一时间坐标位置两个方向的输出值偏差分别不超过平均值的土10和土15。对小型机调和特小型机调，缓冲装置从动活塞恢复到中间位置的行程偏差折算为转速相对值，分别不超

19、过调速系统转速死区规定值的13和12。473电调电气装置：4731 电气柜的外形尺寸按GBT 30471的规定。4732设备中所装用的元、器件应选用工业级产品。4733电气装置内的印制板应参照GBT 45881和GBT 45882的规定。4734设备中所用导线的颜色按GBT 2681的规定。柜上指示灯和按钮的颜色应符合GBT 2682的规定。4735绝缘电阻与工频耐受电压：47351 电气柜和液压柜中所有带电部件与裸露导电部件之间的绝缘电阻，在温度为1536CCBT 965212007及相对湿度为4575环境下测量，应不小于1 M,Q。47352电气柜和液压柜各独立带电部件与裸露导电部件之间，

20、电路与金属外壳(或地)之间，在温度为1535及相对湿度为4575环境下试验，按其工作电压大小，应能承受表3规定的耐压试验电压，历时5 s。见GBT 3797。衰3额定电压Uiv 工频试验电压(交流均方根值)VU60 1 00060Ui300 2 000300U690 2 500对不适于由主电路直接供电的辅助电路，应能承受按表4规定的耐压试验电压，历时5 s。衰4额定电压矾V 工频耐受电压(交流均方根值)VUl12 25012Ui60 50060Ui 2Ui+1 ooo其最小值为1 5004736电气装置应能承受来自电源、信号源和控制端口的干扰，以及周围环境的辐射电磁场干扰，同时设备本身的电磁干

21、扰应减小到最低程度。至少要参照GBT 1762641998进行电快速瞬变试验，对大型电液调速器在电气和电子设备的电源端口、信号和控制端口耦合快速瞬变脉冲群干扰信号。在供电电源端口，保护接地时，试验电压峰值为20 kV；在Io(输入输出)信号、数据和控制端口，试验电压峰值为10 kV；对中小型电液调速器试验电压峰值减半。施加干扰时，电气装置的功能和动作应正确无误，接力器不应有异常动作。474电一液和电一机转换器：4741在符合规定的使用条件下，应能正确、可靠工作。4742 电液转换器的死区，油压漂移和放大系数实测偏差及油耗量不超过设计规定值。工作范围不得小于设计规定值。在压力油人口前，应设在线滤

22、油器。4743 电一机转换器的操作力和行程应不小于设计值。4744设置的转换器在电源消失时应有回中功能；如无此功能，应采取措施，使接力器保持某一稳定位置。在稳定状态，其电源消失时接力器行程变化不得超过全行程的土1。475规定压力降的主配压阀流量特性应符合设计规定值。476油泵应采用高效率产品，运转应平稳。三螺杆泵在规定工况下无汽蚀运行时，其轴承处的振动烈度应符合JBT 8097的要求；在规定压力下的输油量和轴功率的性能容差参照JBT 8091，泵的效率下降值不得超过产品规定值的5。液压齿轮泵的空载排量，在额定压力、额定转速工况下的容积效率和总效率不得低于JBT 7041的要求。477安全阀动作

23、应正确、可靠、无强烈振动和噪声。478 自动补气装置及油位信号装置动作应正确、可靠。479压力罐的设计、制造、焊接和检查，应符合压力容器安全监察规程和GB 150等有关规定。4710受压铸件的质量必须符合相应技术标准的规定。4711液压元件装配后，在规定油温及额定油压下的漏油量不超过设计规定值。48所有指示仪表的精度不低于25级。下列参数实测值与指示值的偏差不应大于设计规定值：5GBT 965212007a)转速指令信号；b)开度指令信号；c)功率指令信号；d)永态转差系数；e)哲态转差系数、缓冲时间常数，加速时间常数；f) 比例增益，积分增益，微分增益；g)开度限制信号。49外观要求：491

24、外形尺寸及安装尺寸应符合产品图样要求。492零部件的紧固、元件的焊接、装配、端子排编号应符合图样要求。493零部件及外壳不许有锈蚀、裂纹及明显划痕。镀层不应脱落。494装置的金属外壳或底座应有接地端子或接地螺钉，并应有明显的接地标志。495每台产品上的电机旋转方向及手轮、手柄转动方向，均应附有箭头标牌。5供货范围和备品备件供货范围及备品备件的项目和数量由供需双方在合同中规定。6图纸与资料随同产品一起供给用户的有：a)产品技术条件，产品原理、安装、调整及使用说明书，三套台；b)产品原理图、安装图、总装配图，三套台；c) 产品检查及试验记录，主要部件(含外购件)的检查试验记录；d)产品出厂合格证明

25、。7铭牌、包装、运输、贮存71铭牌每台产品应在适当的明显位置固定产品铭牌，其主要内容：a)产品名称；b)国家名称；c)供方名；d)产品型号；e) 产品出厂编号；f) 产品出厂日期。72包装721包装箱应按照装箱图样制作。在其外壁应注明下列事项：a)收货单位和地址；b)供方单位和地址；c)产品型号、名称及出厂编号；d)产品净重、毛重、箱子重心线、吊索位置以及箱子的外形尺寸；e)标明“轻放”、“防潮”及“不准倒置”等字样和标志。标志应符合GBT 191的有关规定。722产品包装应按设备的不同要求及运输方式采取防雨、防潮、防霉、防尘、防震、防盐雾等措施。压力容器涂敷及运输包装应符合JBT 4711的

26、规定。6GBT 965212007产品在包装前必须做好下列准备工作：a)在产品外部加工表面上采取必要的防锈措施；b)将易碎怕震部件及表计拆下，另行妥善包装；c)产品内部可动零部件必须与机体固定；d) 液动元件内部须留有一定数量的符合要求的汽轮机油；e)随产品一起供应的技术文件及备品备件，经包扎后固定在一定位置。723装箱单开列的名称、数量应与箱内的实物和图纸资料相符。73运输产品运输及装卸过程应按包装箱上的标志及有关规则进行。供方发运的件数、箱数、标志、发运时间、车次等应在发运的同时通知收货单位。74贮存741产品应放在环境温度为一5+40，相对湿度不大于90，室内无酸、碱、盐及腐蚀性、爆炸性气体和强电磁场作用，不受灰尘、雨蚀的库房内。742自供方发货之日起，在正常的贮存条件下，供方应保证在1年内不致因包装不善而引起产品的锈蚀、精度降低等。8保证期在遵守保管、安装和发电规则的条件下，产品的保证期为：自供方发货之日起2年或产品投入运行1年(上述期限以先到为准)。在此期间因产品制造不良而发生损坏或不正常工作时，供方应无偿地为用户更换或修理。