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

武漢長控技術(shù)工作三十年回顧

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

摘要:武漢長江控制設(shè)備研究所(武漢長控)成立30 a來，在水輪機調(diào)速器與同步發(fā)電機勵磁裝置等電站控制設(shè)備的研發(fā)與設(shè)計、成果推廣、國家和行業(yè)標準的起草等方面開展了大量工作，為推動行業(yè)發(fā)展作出了積極貢獻。簡要介紹了武漢長控創(chuàng)新的技術(shù)與產(chǎn)品、實驗研究與實驗平臺建設(shè)，及其取得的技術(shù)成果。

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

1　概述

武漢長江控制設(shè)備研究所(簡稱武漢長控)從事水輪機調(diào)速器科研開發(fā)，其前身是長江水利委員會(長江委)機電處的調(diào)速器科研組，后來在長江委各級領(lǐng)導(dǎo)大力扶植下組建了長江控制設(shè)備研究所，專門從事水輪機電液調(diào)速器和其他電站控制設(shè)備的研究和產(chǎn)品開發(fā)。1994年，應(yīng)諸多用戶的要求，特別是中小型主機廠家的需求，武漢長控開展了勵磁裝置的開發(fā)，并于1996年研制成功第1臺WBL型雙微機自并勵可控硅靜止勵磁裝置。2015年是武漢長控成立30周年，為了總結(jié)經(jīng)驗，展望未來，本文簡單地回顧了30 a來武漢長控在水輪機調(diào)節(jié)技術(shù)研究、水輪機電液調(diào)速器產(chǎn)品開發(fā)和同步發(fā)電機勵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)開機、電子測速、電氣協(xié)聯(lián)、電氣開度限制及機械開度限制和手操機構(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由原水電部和一機部調(diào)速器聯(lián)合工作組主持的技術(shù)鑒定，于1978年在全國調(diào)速器行業(yè)會議納入系列型譜，成為我國當時唯一納入型譜的大型電液調(diào)速器。該電液調(diào)速器還被編入我國大學(xué)教材，對我國調(diào)速器技術(shù)進步和發(fā)展起到了推動作用。

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

當主通道開環(huán)增益增大時，傳統(tǒng)的機械液壓調(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，通過理論分析證明其各項指標均優(yōu)于緩沖式電液調(diào)速器，1980年在陸水電站通過了電站工業(yè)試驗，驗證了理論分析的正確性，武漢長控生產(chǎn)的JDT、JST、WDT、WDST和YDT等系列大中型電液調(diào)速器均屬這類結(jié)構(gòu)，這類結(jié)構(gòu)在我國調(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，研制了我國第1臺具有電氣協(xié)聯(lián)的電調(diào)并在陸水2號機投入運行。這種由電氣函數(shù)發(fā)生器和電液隨動系統(tǒng)構(gòu)成的電氣協(xié)聯(lián)裝置在當時國內(nèi)外文獻均未見報道，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，而且使機械液壓柜的機構(gòu)顯著簡化。目前電氣協(xié)聯(lián)(現(xiàn)代微機調(diào)速器大都采用了數(shù)字協(xié)聯(lián))已廣泛采用，深受用戶歡迎。

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

傳統(tǒng)的機械液壓調(diào)速器和各類電液調(diào)速器均是基于線性理論的連續(xù)控制方式，1980年武漢長控開展了水輪機調(diào)節(jié)斷續(xù)控制的研究，通過理論分析和電站工業(yè)性試驗，論證了基于斷續(xù)控制的繼電隨動系統(tǒng)應(yīng)用于水輪機調(diào)節(jié)是可行的，在此基礎(chǔ)上研制了DTT系列水輪機電子調(diào)速器，有60多臺投入運行。實踐證明，采用斷續(xù)控制方式的調(diào)速器，結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、價格低，十分適合于農(nóng)村中小型水電機組的控制，有十分廣泛的應(yīng)用前景。目前市場上還有產(chǎn)品在投運。

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年通過部級鑒定并獲水利部科技進步三等獎。

2.6單元組合式電液調(diào)速器模式的提出和應(yīng)用

通過長期的工作實踐，并針對過去電液調(diào)速器的弊病，參考工業(yè)自動控制系統(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電液調(diào)速器。該模式將電液調(diào)速器分為頻率測量、調(diào)節(jié)、操作、放大和電液隨動等具有獨立功能的單元，單元間規(guī)定統(tǒng)一的信號電平，可以根據(jù)不同的調(diào)節(jié)對象組成相應(yīng)的調(diào)速器，單元組合式的推廣應(yīng)用，不僅為提高產(chǎn)品的標準化、系列化水平及產(chǎn)品質(zhì)量創(chuàng)造了條件，而且便于運行管理和維護檢修。武漢長控生產(chǎn)的各類大中型集成電路電液調(diào)速器均已實現(xiàn)單元組合化。

2.7直連式機械液壓系統(tǒng)的研制

通過對大量已運行調(diào)速器主配壓閥實際最大行程統(tǒng)計資料的分析，認為采用環(huán)形窗口后，直徑為80～100 mm的主配壓閥，行程在±6 mm以下亦能達到其額定容量。在此基礎(chǔ)上，武漢長控與湖南水電勘測設(shè)計院等單位聯(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械液壓系統(tǒng)，構(gòu)成一種新型的無桿件的機械液壓系統(tǒng)。其特點是:機構(gòu)簡單，制造、安裝、調(diào)試與維修方便?？蒲袠訖CJDT－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行。這種調(diào)速器已有500多臺套在我國各大、中型電站投入運行，深受用戶歡迎。

2.8微機電液調(diào)速器的研制

微機電液調(diào)速器研制雖起步較晚，但起點較高。電氣部分采用STD總線工控機，電液轉(zhuǎn)換部件采用雙錐電液伺服閥或伺服電機。其主要特征為:數(shù)字測頻、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、手動與自動無條件無擾動切換。其代表性產(chǎn)品WDST－200－4.0型雙微機電液調(diào)速器于1989年在葛洲壩二江電廠投入運行，1990年通過技術(shù)鑒定，獲長江委科技進步一等獎。在此基礎(chǔ)上開發(fā)的WDT型微機調(diào)速器，被評為1990年國家重點新產(chǎn)品。

2.9WBL型雙微機勵磁裝置的研制

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

2.10全PLC調(diào)速器的研制

20世紀末，可編程序控制器(簡稱PLC)以可靠性高、編程方便等特點在工業(yè)控制領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，武漢長控1998年開始全PLC調(diào)速器的研發(fā)。

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

從1998年開始，武漢長控相繼開發(fā)出多品種、多系列全PLC調(diào)節(jié)器。針對不同檔次、不同品牌、不同時期投放市場的PLC，在不同時期采取了不同的測頻處理應(yīng)對方案，主要表現(xiàn)在:采用中斷和查詢相結(jié)合的辦法來實現(xiàn)頻率測量并保證其準確性;采用靜態(tài)和動態(tài)頻率相結(jié)合的辦法來保證調(diào)速器整機性能指標;采用PLC的內(nèi)置時鐘和脈沖寬度測量功能來測頻，既簡化了頻率測量前置回路，又使得頻率測量程序非常簡單?？梢哉f，武漢長控沒有一臺非本體測頻的PLC調(diào)速器投放到市場，高可靠性的全PLC調(diào)速器得到了同行和用戶的充分認可。多品種、多系列全PLC調(diào)節(jié)器構(gòu)成的調(diào)速器是武漢長控1998年至今的主導(dǎo)產(chǎn)品。2002年的三門峽電站4號機改造就是該系列調(diào)節(jié)器的典型應(yīng)用，該成果被科技部等五部委評為國家重點新產(chǎn)品。

2.11WBLF－1000型IPC雙微機勵磁裝置的研制

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

2.12PLC勵磁裝置的研制

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

2.13PCC調(diào)速器的研制

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

PCC調(diào)速器與同級別的全PLC調(diào)速器相比，測頻回路多、信號源可多選、測頻回路更加簡單、測頻精度高、實時性強。同級別的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。

武漢長控從2003年開始進行PCC調(diào)速器的研發(fā)，2005年起相繼有PP41、B＆R2003、B＆R2005等多個系列PCC調(diào)速器投放市場。武漢長控PCC調(diào)速器在廣西長洲、貴州沙沱等一大批水電站得到廣泛運用，并得到用戶充分認可。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型勵磁裝置的研制

2004年，以PCC為主調(diào)節(jié)器的PBL型勵磁裝置研制成功，該勵磁裝置調(diào)節(jié)器采用主備雙通道不對稱冗余結(jié)構(gòu)，以PCC系列產(chǎn)品PP41為主通道，以單片機80C196為備用通道。該產(chǎn)品先后在云南挖窖河三級電站、四川交腳河電站、浙江毛洋電站和福建南盤石電站等成功投運。由于WBL型和PBL型勵磁裝置運行穩(wěn)定可靠，操作維護簡單，深受用戶信賴。WBL型勵磁裝置在火電站勵磁和泵站電動機勵磁上也取得了應(yīng)用，進一步擴展了武漢長控的業(yè)務(wù)范圍。

武漢長控PBL型勵磁裝置通過了省部級鑒定。

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，武漢長控考慮將標準液壓件和斷續(xù)控制方式用于電液調(diào)速器，1993年在此基礎(chǔ)上開始了第1臺高油壓水輪機調(diào)速器的研發(fā)。1997年初，武漢長控第1臺工作油壓為16 MPa、操作功為50 000 N·m的GYT－5000型高油壓水輪機調(diào)速器在四川雙柏水電站投入運行，接著又有5臺同型號的高油壓水輪機調(diào)速器陸續(xù)在重慶市趕場水電站和魚背山水電站投入運行。1999年該型號高油壓水輪機調(diào)速器通過部級鑒定，獲得水利部科技進步三等獎。

武漢長控GYT系列高油壓調(diào)速器，采用囊式蓄能器儲能，蓄能器的膠囊密封極為可靠，里面所充入的高壓氮氣極少泄露，運行中不須補氣，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行費用。

高油壓調(diào)速器應(yīng)用了電液比例隨動裝置、電液數(shù)字隨動裝置等現(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)。其機械液壓部分大都采用了標準液壓件，工作油壓有了大幅度提高;體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，工作可靠，具有標準化、系列化、高壓化和集成化的特點;具有優(yōu)良的速動性及穩(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)速器的升級換代產(chǎn)品，在各類機型的調(diào)速器上得到廣泛應(yīng)用。現(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)品是國內(nèi)工作油壓最高的電液調(diào)速器，額定油壓達16 MPa，為我國電液調(diào)速器的發(fā)展開辟了一條新路。高油壓水輪機調(diào)速器一經(jīng)面世，便以其獨特的技術(shù)和經(jīng)濟優(yōu)勢得到了用戶的廣泛認可，并在國內(nèi)外得到迅速推廣。

2.16比例閥與數(shù)字閥一體化應(yīng)用

針對比例閥和數(shù)字閥可靠性與性能指標相矛盾的問題，武漢長控2004年首創(chuàng)比例閥和數(shù)字閥回路和驅(qū)動兼容的中小型調(diào)速器，閥體電回路和機回路通用，用戶可根據(jù)電站的特點和自己的喜好，選擇安裝比例閥或數(shù)字閥即可實現(xiàn)比例閥或數(shù)字閥控制的調(diào)速器。

2.17沖擊式水輪機電液調(diào)速器的研制

20世紀90年代，沖擊式水輪機電液調(diào)速器在國內(nèi)尚屬空白，當時所采用的機械液壓調(diào)速器已不能滿足電站自動控制的要求。1993年武漢長控結(jié)合以禮河電站調(diào)速器的技術(shù)改造，開始研制大型多噴嘴沖擊式水輪機電液調(diào)速器。1995～1999年，以禮河三級、四級站共8臺大型四噴嘴沖擊式機組調(diào)速器全部改造成功，奠定了武漢長控沖擊式機組調(diào)速器技術(shù)國內(nèi)領(lǐng)先地位。從2005年開始，武漢長控積極研究多噴嘴沖擊式機組調(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組微機調(diào)速器的開創(chuàng)者，根據(jù)沖擊式機組的特點，武漢長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)、折向器作為過速保護裝置的單元控制方案，大大簡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)品性能進一步提升。該系列成果通過了兩次省部級鑒定，一個部級科技進步三等獎。2003年以來武漢長控承接了單機容量36 MW以上的沖擊式調(diào)速器多臺套，在沖擊式機組調(diào)速器方面擁有最大的市場占有率。

2.18電機控制式電液調(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－機械轉(zhuǎn)換部件，由于其對油質(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)差的中小型電站運行可靠性的要求，武漢長控率先提出采用控制電機(步進電機、直流伺服電機、交流伺服電機)作為電液調(diào)速器中的電氣機械轉(zhuǎn)換部件。

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

隨著電子技術(shù)的進步，在精密的數(shù)控機床上廣泛采用了交流伺服系統(tǒng)，武漢長控也適時展開了交流伺服電機控制調(diào)速器的研究。2004年5月，武漢長控第1臺JDKST－100型交流伺服電機控制調(diào)速器在廣西合面獅水電站成功投入運行，該調(diào)速器通過了行業(yè)技術(shù)鑒定，技術(shù)國內(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)用戶的需求，武漢長控在伺服電機推廣應(yīng)用的同時，步進電機控制式調(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。電機控制式調(diào)速器的推出應(yīng)該是調(diào)速器行業(yè)的一場技術(shù)革命。武漢長控已成為電機控制式電液調(diào)速器最為齊全的廠家。

2.19貫流式機組專用調(diào)速器的研制

針對貫流式機組的運行和結(jié)構(gòu)特點，武漢長控進行了貫流式機組專用調(diào)速器的研制。該類型的調(diào)速器機械部分采用比例閥控制，工作油壓為6.3 MPa，無機械反饋，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)速器機械部分和油壓裝置合一，簡化了管路系統(tǒng)，電站布置整齊美觀。根據(jù)貫流式電站和貫流式機組的特殊性，調(diào)速器設(shè)有大波動控制策略和水位控制等特殊功能。2000年在國內(nèi)紅巖子水電站進行了“貫流式機組專用調(diào)速器”的成果鑒定，該成果應(yīng)用了兩項專利技術(shù)，即“水輪機調(diào)速器的電液比例隨動裝置”和“液壓內(nèi)反饋自復(fù)中式主配壓閥”。產(chǎn)品高度的可靠性和優(yōu)良的技術(shù)性能指標得到了同行專家的一致好評。經(jīng)過近10 a的運行，充分證明了該成果技術(shù)的先進性和成熟性。武漢長控將該成果應(yīng)用于被譽為燈泡貫流式機組電站中的“三峽工程”——廣西長洲水電廠，用戶的良好反饋，以及與兄弟單位的產(chǎn)品性能對比，再次證明了長控品牌在貫流式機組調(diào)速器的領(lǐng)跑者地位。

2.20潮汐電站水輪機調(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化需要，武漢長控于1997，2002年和2009年相繼研制成功了三代潮汐式水輪機調(diào)速器，該系列調(diào)速器可以滿足機組雙向多工況(如正、反向發(fā)電，正、反向泄水等)運行需要，且該機型填補了國內(nèi)適應(yīng)潮汐能電站可逆式燈泡貫流機組全工況控制的空白，成果整體技術(shù)及性能指標達到國際領(lǐng)先水平，創(chuàng)近些年來本行業(yè)成果鑒定評價之最高。國家重點新產(chǎn)品“可逆式水電機組智能適應(yīng)式數(shù)字調(diào)速器”就是以本項目為基礎(chǔ)的杰作。

2.21抽水蓄能機組調(diào)速器的研制

未來幾十年，國家在抽水蓄能電站投資規(guī)模很大，目前該類機組調(diào)速器市場基本上由國外廠家壟斷，價格昂貴。2008年武漢長控承接了潘家口2臺90 MW抽水蓄能機組調(diào)速系統(tǒng)改造，采用了其先進的比例閥式集成液壓系統(tǒng)。

2.22新型操作器的研制

國家電網(wǎng)建設(shè)在迅速發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模將越來越大，單臺機組對電網(wǎng)的影響將會逐漸變小，特別是中小型機組。借鑒發(fā)達國家的經(jīng)驗，中小型機組調(diào)速器可以被簡單可靠的操作器取代。武漢長控順應(yīng)市場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，武漢長控進行了雙核處理器(DSP+ARM)勵磁裝置的研發(fā)，采用最為先進的雙核芯片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)電機勵磁裝置和湖北長青泵站、后湖泵站同步電動機勵磁裝置。該成果進一步改善了勵磁性能，提高了產(chǎn)品檔次，從而推動了勵磁行業(yè)技術(shù)進步。

2.24低壓機組一體化屏的研制

低壓機組自動化是我國的薄弱環(huán)節(jié)，在農(nóng)村小水電大力開發(fā)的背景下，在“無人值班”(少人值守)的自動化管理模式政策驅(qū)動下，低壓機組一體化屏應(yīng)運而生。武漢長控開發(fā)了集調(diào)速、勵磁、自動化、保護、同期于一體的低壓機組自動化屏產(chǎn)品。

2.25其他電站自動化設(shè)備或裝置的研制

根據(jù)水電站自動化的要求，應(yīng)用戶的需要，武漢長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)機裝置、事故配壓閥、PLC轉(zhuǎn)速測控裝置、數(shù)字頻率測量與發(fā)生儀、中性點接地裝置等電站自動化設(shè)備。

3　實驗研究與實驗平臺建設(shè)

3.1調(diào)速器與勵磁裝置試驗儀器的研究

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

通常，水電站機組控制系統(tǒng)的試驗只能在真機上進行，無法進行參數(shù)優(yōu)化，難以取得良好的動靜態(tài)性能。武漢長控與華中科技大學(xué)水電學(xué)院共同研發(fā)了水輪機調(diào)速系統(tǒng)測試儀和水輪機調(diào)速系統(tǒng)仿真裝置，與武漢大學(xué)動力學(xué)院共同研發(fā)了同步發(fā)電機勵磁裝置測試儀和同步發(fā)電機勵磁仿真裝置，從而保證了在實際系統(tǒng)投運前，把真實控制器和實時仿真系統(tǒng)對接構(gòu)成實時閉環(huán)系統(tǒng)，并在其上進行各種閉環(huán)動、靜態(tài)特性試驗。

通過水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)實時仿真技術(shù)對水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)與性能進行優(yōu)化，通過發(fā)電機勵磁系統(tǒng)實時仿真技術(shù)對發(fā)電機勵磁系統(tǒng)參數(shù)與性能進行優(yōu)化，以提高水電機組運行穩(wěn)定性與安全性。

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

過水系統(tǒng)水流加速時間常數(shù)Tw大的電站，即Tw/Ta較大時，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)問題，武漢長控開展了在電液調(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，研究了直接和間接水壓反饋兩方案，探討了水壓補償?shù)臋C理，分析了水壓補償對改善水輪機調(diào)節(jié)品質(zhì)的效果，進行了電站工業(yè)試驗，為水輪機雙信息調(diào)速系統(tǒng)研制奠定了基礎(chǔ)。

3.3大型調(diào)速器實驗臺建設(shè)

武漢長控于1993年建成了國內(nèi)先進的大型調(diào)速器實驗臺，該實驗臺裝備有4.0 MPa和6.3 MPa兩個壓力等級的油壓裝置，并配有數(shù)字仿真實驗設(shè)備(可對引水系統(tǒng)、水輪發(fā)電機組和電網(wǎng)等進行建模)和高性能空壓機。2005年，對該實驗臺進行了升級改造，目前，實驗臺上可同時進行2臺大型調(diào)速器的動態(tài)和靜態(tài)試驗，可以進行國家標準和行業(yè)標準規(guī)定的全部試驗項目，可以模擬電站現(xiàn)場進行開停機、空擾和甩負荷等一系列實驗，為產(chǎn)品出廠檢測驗收和用戶培訓(xùn)提供了很大方便。該實驗臺在全國屈指可數(shù)。

3.4動模實驗室建設(shè)

2013年底，應(yīng)武漢長控勵磁專業(yè)和院機組一體化屏研轉(zhuǎn)項目的需要，武漢長控建設(shè)了動模實驗室，配置了STC三相交流同步發(fā)電機、采用高速液壓馬達的原動機、模擬同期表等。

4　技術(shù)成果

武漢長控不但重視技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)品研制，同時注重科研成果的開發(fā)積累，積極出版或參與編寫專著，并注重行業(yè)影響，積極參加行業(yè)活動，技術(shù)交流活躍。一大批技術(shù)骨干在各類刊物上發(fā)表論文和學(xué)術(shù)交流會上進行技術(shù)交流;在國家和行業(yè)標準的制訂上作出了相當大的貢獻;在專利申請、成果鑒定、報獎、國家重點新產(chǎn)品的申報、企業(yè)創(chuàng)新基金申請等方面成績斐然。

4.1著作和學(xué)術(shù)論文

作為我國設(shè)計制造輔機產(chǎn)品的企業(yè)，武漢長控出版或參與編寫的專著有5部。其中作為主編單位出版了《水輪發(fā)電機組調(diào)速與勵磁設(shè)備》一書，并是中國《電氣工程大典》“水輪機調(diào)速系統(tǒng)”部分的編寫單位。

武漢長控于1996年收集出版了技術(shù)文獻選編第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、專利技術(shù)、試驗與研究、裝置與產(chǎn)品及理論分析等方面，絕大部分已在省部級刊物、核心期刊和學(xué)術(shù)交流會上公開發(fā)表?？蒲谐晒穹e薄發(fā)，2000年后又收集出版了技術(shù)文獻選編第2集和第3集，其中在國家一級刊物上發(fā)表的論文近50篇。文獻描述和記錄了武漢長控21世紀的科研成果和產(chǎn)品軌跡，較全面地反映了武漢長控的技術(shù)進步和科研成果。

4.2調(diào)速器標準編寫

參加了國家標準GB/T 9652.1－2007“水輪機控制系統(tǒng)技術(shù)條件”等的制定工作;參加了行業(yè)標準DL/T 1120－2009“水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)自動測試及實時仿真裝置技術(shù)條件”與DL/T 792－2013“水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)及裝置運行與檢修規(guī)程”等的編寫工作;參加了部頒標準SL 615－2013“水輪機電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)及裝置基本技術(shù)條件”等的編寫工作;作為主編單位，正在進行能源標準“小水電機組高油壓調(diào)速器基本技術(shù)條件”的編寫，為水輪機調(diào)節(jié)行業(yè)做出了應(yīng)有的貢獻。

4.3專利技術(shù)與成果鑒定

統(tǒng)計1995年以來所獲得的專利，武漢長控共獲得實用新型16項，且所有轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，取得了較大的經(jīng)濟效益和社會效益。特別是，水輪機調(diào)速器的電液比例隨動裝置(專利號ZL95 2 38033.1)成為武漢長控高油壓調(diào)速器的靈魂技術(shù)并為我國電液調(diào)速器的發(fā)展開辟了一條新路;水輪機調(diào)速器自復(fù)中電－機轉(zhuǎn)換器(專利號ZL 04220027462.6)是武漢長控為改變我國調(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題而提出的技術(shù)思想，是調(diào)速器行業(yè)的一場技術(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(專利號ZL 200820191121.9)成為武漢長控各機型(混流、軸流轉(zhuǎn)槳、貫流等)大型調(diào)速器的核心技術(shù)，在與進口主配的比較竟爭中不處下風(fēng)，其廣泛應(yīng)用獲得同行和用戶的一致好評。

統(tǒng)計1998年以來的成果鑒定16項，如WDT－150雙冗余可編程水輪機調(diào)速器(鄂科鑒字［2010］第03175號)，它們?yōu)槲錆h長控贏得了良好的市場聲譽，搭建了友善的客戶平臺。

4.4科研成果

武漢長控成立30 a來(包括所成立前)，在水輪機調(diào)速器和同步發(fā)電機勵磁的科研和創(chuàng)新方面做了大量工作，獲得豐碩的科技成果，其中16項獲獎，特別是: JST－100型水輪機集成電路雙調(diào)節(jié)電液調(diào)速器獲全國科學(xué)大會獎，WDT型水輪機微機電液調(diào)速器、帶TFT中文界面的伺服電機控制式全可編程水輪機調(diào)速器、可逆式水電機組智能適應(yīng)式數(shù)字調(diào)速器等被評為國家重點新產(chǎn)品。武漢長控在調(diào)速調(diào)節(jié)器發(fā)展的各個階段，都對應(yīng)開發(fā)了同檔次控制器的勵磁調(diào)節(jié)器，雙微機、IPC、PLC、PCC、雙核處理器(DSP+ARM)勵磁調(diào)節(jié)器，品種齊全，勵磁科研與調(diào)速開發(fā)同步發(fā)展。

5　結(jié)語

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

環(huán)境與生態(tài)

作者簡介:潘熙和，男，長江科學(xué)院武漢長江控制設(shè)備研究所所長，教授級高級工程師.

收稿日期:2015-08-17

文章編號:1006-0081(2015) 10-0027-06

中圖法分類號:TK730.41

文獻標志碼:A