量轻、高度集成化、稳定可靠、便于维护的新型调速器，是促进调速器性能优化的有效途径。

 

　　

1.2 基于现代液压技术的水轮机调节系统 

　　目前，我国水轮机液压调速技术已经得到了很大发展，其数字化、自动化、智能化水平
已经得到显著的提高，主要体现在以下几个方面：

 

　　首先，采用工业控制机、可编程逻辑控制器、可编程计算机等作为电气柜的核心，大大
的提高了我国液压调速设备的质量。

 

　　其次，采用现代液压调速技术，结合微机调节器和电液随动系统，提高了调速器的动
静态特性。

 

　　第三，采用数控技术中发展较成熟的步进电机、交流伺服电机以及直流伺服电机作为调
速器的转换部件，构建了具有我国自主知识产权的伺服电机控制液压调速新系统，该系统
具有结构简单、可靠性高以及较强的抗油污能力，特别适用于油质清洁度无法保证和管理水
平较低的水力发电站使用。

 

　　第四，采用具有强大运算、记忆和逻辑判断能力的微型计算机，并集成了通讯模块，不
仅可以实现调速器的实时监控和与上位机的通讯功能，而且可以实现故障检测和自我修复
其容错性能和可靠性大大的提高。

 

　　第五，人机交互界面采用具有较高分辨率的彩色触摸屏，可以实现对调速器运行状态、
运行参数、监测数据的动态查询，大大提高了调速器的可控性。

 

　　现代液压调速技术的主要特征之一是要有较高的输出压力，传统液压调速系统中，一
般的输出压力在

2.5 MPa 以下。20 世纪 80 年代以来，水轮机液压调节器的工作压力虽然可

以提高到

4.0 MPa 或 6.3 MPa 的水平，但是由于调节器的结构、控制方法等因素的限制，大

部分液压调节器输出压力仍然在

2.5～4.0 MPa 之间，处于低油压工作水平。图 1 所示为传统

低压水轮机调速系统结构框图。从图

1 可知，由于输出压力较低，从输入信号到压力输出，

中间经过了多级的液压放大。这种结构不但会造成设备的结构复杂化，也会增加故障发生的
可能，且复杂的油路结构往往会导致调速器的体积庞大，效率低下。通过提高系统工作压力，
减少原先大流量大尺寸的液压缸和压力油储存罐的数量，可以有效的简化油路管道，从而
减小液压调节器的体积。图

2 所示为基于现代液压技术的水轮机调速系统结构框图，通过提

高系统工作压力，减小系统放大级数，改变多级放大的方式，实现电液比例控制元件和导
叶接力器的直接拖动。该结构不尽简化了中间结构，提高了效率，而且有利于系统原件的标
准化、集成化和通用化，也减少了因放大环节而产生的潜在故障点。

 　　通过上述的介绍，

现代液压调速技术的主要内容可以归纳为以下两点：

 

　　①采用标准化液压元件。采用标准化、通用化的液压元件，实现水轮机液压调速，可以
实现系统的模块化和标准化。标准化的元件不但便于大规模生产，而且可以具有较高的质量
保证，且标准液压元件的通用程度高，价格低廉，采购方便，可以有效的降低产品的生产
成本。标准化液压元件组成的液压调速系统既能够有效的简化油路管道，提高调速器的密封
性能，又便于安装、维护，能够有效的克服传统非标准液压元件的众多缺陷。

 

　　②采用液压比例控制技术。传统水轮机调节系统极易受到电厂环境的影响，如泥沙、杂
物、水质等。如果水轮机调速器所处的环境受到了污染，则会造成水轮机液压调速系统的电
液转换元件发生卡死，引起调节器的故障和失灵，带来安全隐患。现代液压调速技术采用的
电液比例阀可以有效的解决这一问题。电压比例阀的抗污染能力强，不易受到环境污染的限
制，大大的增强的调速器的适用范围。此外，结合数控技术和微电机控制技术可以有效的提
高调速器的动静态品质。较传统的液压调速系统，其平均的故障率、系统的可靠性、安全性和
无故障时间均能得到很大的提高。

 

　　

2 系统结构设计与性能特点 

　　

2.1 系统构成