2024年10月24日发(作者:庞孤晴)
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第2期总第144期
浙江水利科技
No.2 Total No.144
20O6年3月
Zhejiang Hydrotechnics
March 2oo6
华光潭一级电站DKT.80-4.0型调速器
静特性试验及分析
仇涛’,王丰平’,陈文瑞
(1.浙江省水利河口研究院,浙江杭州 310020;2.缙云县水电建设工程公司,浙江缙云321400)
摘要:静特性试验结果是衡量调速器性能的一项重要指标。介绍了华光潭一级水电站调速器的静特性试
验方法,并对其结果进行了分析。
关键词:DKT一80—4.0型调速器;华光潭一级电站;静特性试验;机械液压随动系统
中图分类号:qW734.4 文献标识码:B 文章编号:1008 701X(2o06)02.0021 02
华光潭梯级水电站工程一级电站为引水式电站,工程
差值比较放大电路将可编程调节器输出的控制信号 与电
以发电为主,兼顾防洪。电站枢纽工程由拦河坝、发电引
一
机位移机构机械位移对应的电反馈信号v.进行比较。并
水系统、厂房及升压站等建筑物组成。水库坝址以上集水
将差值信号放大形成控制信号作用于交流伺服驱动器,驱
面积266.1 ,拱坝高103 m(是浙江省目前最高的拱
动交流伺服电机形成机械位移,再由该机械位移去控制机
坝),总库容8 257万rn3,多年平均发电量1,27亿kW・h,
械液压随动系统,使导叶开度随控制信号变化,实现对水
年利用2 117 h。大坝按5O年一遇洪水设计,相应水库水位
轮机转速和功率的控制和调节。
447.29 m,500年一遇洪水校核。相应水库水位449.78 m,
(3)机械液压随动装置。机械液压随动装置由引导阀、
正常蓄水位444 m。电站装机容量2 X 30 MW,设计水头
辅助接力器、主配压阀、机械反馈装置、紧急停机电磁阀、
186.08 m。水轮机型号为HLD307C.LI-170,发电机型号为
主接力器及反馈钢带等组成。它受交流伺服电机执行机构
SF3 12/352O。
输出的位移信号控制,其输出的接力器位移与控制信号成
华光潭一级电站采用长江控制设备研究所生产的
比例,直接控制水轮机导水机构,实现水轮机转速和负荷
DKT-80-4.0型调速器,主配压阔名义直径80 mitt,工作油压
的调节。
4.0 MPa。该调速器是目前国内较先进的DKT系列交流伺服
电机控制式全可编程调速器(其中D表示电机驱动, 表
2调速器静特性试验
示电气部分采用A系列全可编程控制器, 表示调速器),
采用WGT-4型电厂综合测试仪,该测试仪内部提供高
具有耗油量少、结构坚固、工作可靠、无杆件、少油管、
精密的工频变频信号源,代替机组频率信号。导叶开度信
测频精度高、实时性强等特点。
号yo由WY-300型拉杆式位移传感器直接从主接力器测得,
1调速器简介
并输入测试仪。在测试过程中,测试仪与调速器构成1个
闭环测试系统,测试仪在输出变频信号的同时测量和记录
DKT-80-4.0型调速器采用交流伺服电机十丝杆螺母副
导叶开度信号,并在屏幕上显示和绘制静特性曲线。试验
直接控制引导阀的控制方式,而不采用故障率较高的电液
开始前,先断开机组Pr输入调速器的机频信号线,接上变
转换器,电气部分采用高可靠性的可编程控制器为硬件主
频信号线,短接调速器上的开机信号和油开关信号端子,
体,机械部分采用直联型结构,减少机构传递环节,结构
模拟调速器负载状态,并将调速器参数修改成静特性试验
紧凑、简单。该型调速器系统原理框图见图1。 参数,导叶开度调整为50%左右。试验开始时,频率上升,
调速器由可编程调节器、电机伺服装置和机械液压随
接力器往关闭方向移动,变频信号源以O.012 5 I-Iz/¥的上升
动装置三大部分组成,各部分功能如下:
速率,连续而均匀变化。当yo≤10%时,频率停止上升,
(1)可编程调节器。可编程调节器的主要功能为测量
待接力器稳定后,以这点作为静特性曲线起点。然后按步
水轮发电机组转速偏差,并将其按一定调节规律转换成控
长 =O.2 Hz和停留时间dT:30 s,频率逐点下降,先做
制导叶开度的信号。
降频特性曲线,待Y0 ̄90%时,降频曲线完毕。然后以同
(2)电机伺服装置。电机伺机装置由差值比较放大电
样的步长 和停留时间 做升频曲线,直到'10≤10%为
路、交流伺服驱动器、交流伺服电机和丝杆螺母副组成。
止。全部试验结束,测试仪自动计算出转速死区和线性度
误差。
收稿日期:2O05一l1.22
作者简介:仇涛(1979一),男,助理工程师,大学本科
主要从事水电站、泵站的机电检测与分析研究工作。
・
21 ・
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总第l44期-浙江水利科技-21306年第2期
v
机械反馈
电手动/手动
紧急停机阀
频给(网频)
差
—————、
(+) (+)
僵
.
引
比
导
机频㈠
较
阀
放
丈
H蠢
前馈
位移传I瞎器
㈠
图1 D}(1-_80 40型调速器系统原理框图
调速器静特性试验结果
4试验结果分析
静特性试验结果见表1,试验波形图见图2、3。
该调速器由可编程调节器形成调节规律,再由电机伺
服装置和机械液压随动系统进行放大后驱动导水机构。其
{
优点是调节规律的形成与导叶驱动两职能分开,调整方便,
但机械液压随动系统存在机械反馈,该反馈机构距离较长,
、
、 、
一 一 ——
【¨
安装调整困难,对转速死区与动态特性有影响。
——
l l
、 、
。_ 一 _
、 、
如果将调速器转速死区i 看成是由电机伺服装置的死
●__ —— —r一 1r—— ●—— —— _
区和机械液压随动系统的死区i 组成,则 =f +i 。电机
- —— —— ——————
:
一一 ——一_ _r 一 !
伺服装置的死区主要受交流伺服电机系统和丝杆螺母的加
、
—— —— —— —__ -_
工间隙等影响。交流伺服电机系统可通过调整交流伺服驱动
L...
1 —— ●。——
器内部的速度环增益和积分时间常数等来达到最优控制,从
而减小i 。而丝杆螺母在jj ̄-r过程中肯定存在间隙,其加工
图2 1号机静特性试验曲线图
的精度也将影响i 的大小,这些因素暂且不讨论。机械液
压随动装嚣中的机械反馈系统见图4,图中A处的砝码用
一1
-。 —。
l
_
l。 l
I
一- ——
来控制钢丝绳及钢带的拉紧力。该系统采用了钢丝绳、弹
一 ————
—。一 r - ___ --—-
L一 }——
簧拉紧装置,以及4处定滑轮来改变钢丝绳的走向。钢丝
—。J_
‘、 _ 一_
一。
一 ——
、 __
~
_ _—— ——
绳具有一定的伸缩性,定滑轮的使用增加了反馈机构动作
—— ——
——
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q龟
一 _____
过程中的摩擦力,而弹簧的拉力是一种变力,这些因索
、
、
~
—— ——一
h
定
一
l
I jI —r j
图3 2号机静特性试验曲线图
表1静特性试验结果表
丝绳
该调速器为大型电调,按照《水轮机调速器与油压装
置技术条件》(GB/T9652.1—1997)的规定。其转速死区应
图4机械反馈系统示意图
(下转第25页)
小于或等于O.04%,2台机组的转速死区超出规范要求。
・
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总第144期・浙江水利科技-2006年第2期
率的单位水体投资为6.75元/m】。
没有实践过,有待进一步调研及进行专题论证。在工程可
行性研究阶段还可以采用与凿岩机全断面掘进法进行比较,
从优抉择。
5引水的合理性和可行性
5.1 西线一期的前期引水对下游工农业的影响
朱溪港位于仙居南部山区。流域面积374.6 km2,年均
6实施工程的运作机制
随着社会经济的发展和人口的增加,水资源将显得愈
来愈重要和宝贵。调水的水价是西线一期前期工程上马的
决定因素之一。合理的水价是组织建设资金、协调各方利
宜推行新水新价,老水老价。
供水的水价应由资源水价、工程水价和环境水价三部
径流总量3.92亿m3,多年平均径流深1 046 rlfm,人均水资
源占有量为5 200 /人。
工程兴建后,年均引水9 500万m3,占朱溪港径流总
量的24%。引水区下游总人口约9.O万,耕地面积2 933.3
益、保障工程良性运行的关键 针对台州市的具体情况,
l (4.4万亩),土地总面积240 k ,水资源总量2.3亿
,
人均水资源只有2 550 m】/人,与台州市南片人均水资
源占有量相近。目前,区内只建成小(1)型水库2座,小
(2)型水库12座,总库容1 540万rn3,调蓄能力较差。由
此可见,为尽量减少引水后对下游工农业生产的影响,在
引水区域内必须建一大型的多年调节水库(朱溪水库)。同
时,水库建成后还可增加引水量和提高引水保证率。
分组成。资源水价购买的是水资源的使用权,应使仙居调
出的水资源使用权、优先权得到转让补偿;工程水价购买
的是一定量和质的水体,及该水体的生产成本和产权受益,
要使投资者获得合理回报,能吸引社会各界参与投资;环
境水价购买的是环境容量,即水污染处理费用,能有利于
促进节约用水,水污染治理和水资源保护,使节水产业、
5.2引水的经济性
根据文献[2]的台州市南片水源工程规划,其区域内
蓄水工程新建、续建和挖潜的水库有大交陈、白龙潭、桐
污水处理、水源地生态保护措施得到鼓励与扶持。同时应
围绕水价的3个组成部分制订和完善水价政策,形成一整
套规范的管理、执行机制。此外,水价也要充分考虑受水
区和用水户的承受水平,一般可按水费支出占家庭总支出
的2%一3%考虑,现按2%计,则调水后的水价可达3—6
元/m3,工业用水按工业产值的1.5%计,则水价可达5 7
元/rn3,说明水价尚有上调空间。
山、大溪岙、双庙、龙溪、小陈岙、自沙岙、螺丝礁等。
这些规划工程实施后,南片年均可供水量约增加1 684万
m3,工程总投资估算为1.75亿元,即每增加l m3供水量需
投资1O.4元,而西线一期的前期工程总投资估算为2.7亿
元,年均引水约9 500万 。因西线一期的前期工程没有
拦蓄工程,直接调水到长潭水库后有80%的引水摄溢洪废
弃,则经西线一期的前期工程调水,年均增加l 供水量
的投资为3.55元,仅为流域内建蓄水工程的1/3左右。故
西线一期的前期工程经济效益好,宜优先上马。
总之,总体的工作思路应该是“政府宏观控制、股份
制运作、企业化管理、用水户参与”,按照规范的公司制要
求,推行市场运作。
参考文献:
[1]项国枚.台州市南片水源论{_【E[R].台州:台州市水利水电勘
测设计院,1996.
5.3引水工程技术的可行性
西线一期的前期工程建设内容单一,仅为隧洞和拦水
堰,投资也不大(单位水体投资为3.55元/m3,仅为一般
蓄水工程的1/2左右)。技术上的困难主要是长隧洞的施工
和工期。单洞长17.9 km,如中间用施工斜洞以缩短隧洞的
掘进长度,则导致施工支洞的进口至主洞的高差达150 m,
[2]项国枚.芏显勤.灵江流域综台规划[R].台州:台州市水利
水电勘测设汁院,1997.
(责任编辑韩继静)
目前在省内尚无前例,尽管在理论上该方案可行,但毕竟
(上接第22页)均使机械液压随动系统的死区 难以控制。
实践中也证明。当卸去A处的20妇砝码时,1号机的死区
由0.089 9%变为O.121 7%,2号机的死区由O.074 20/o变为
很大的改善。
5结语
0.101 1%。可见,调速器死区控制的关键在于机械液压随
动系统。
华光潭一级电站DKT-80.4.0型调速器存在机械反馈距
离较长、机械液压随动系统死区较大的问题,是导致静特
性试验结果中转速死区未能达到规范要求的主要原因。通
此后,厂家技术人员在主接力器上安装了拉线式位移
传感器,并将主接力器行程信号直接引至差值比较放大电
路,但由于受到调速器内部程序等因素限制,只能调整导
叶开度为O% 80%之间的调速器特性。导叶开度在O%一
50%之间转速死区的测试结果为1号机O.066 3%、2号机
O.057 1%。虽然没有达到规范要求,但调节品质已经有了
过从主接力器直接将导叶开度信号反馈至差值比较放大电
路,可以较大辐度地提高调速器的调节品质。但是,对于
DKT-80 4.0型调速器死区较大的问题,仍需进一步深入研
究。
(责任编辑韩继静)
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20O6年3月
Zhejiang Hydrotechnics
March 2oo6
华光潭一级电站DKT.80-4.0型调速器
静特性试验及分析
仇涛’,王丰平’,陈文瑞
(1.浙江省水利河口研究院,浙江杭州 310020;2.缙云县水电建设工程公司,浙江缙云321400)
摘要:静特性试验结果是衡量调速器性能的一项重要指标。介绍了华光潭一级水电站调速器的静特性试
验方法,并对其结果进行了分析。
关键词:DKT一80—4.0型调速器;华光潭一级电站;静特性试验;机械液压随动系统
中图分类号:qW734.4 文献标识码:B 文章编号:1008 701X(2o06)02.0021 02
华光潭梯级水电站工程一级电站为引水式电站,工程
差值比较放大电路将可编程调节器输出的控制信号 与电
以发电为主,兼顾防洪。电站枢纽工程由拦河坝、发电引
一
机位移机构机械位移对应的电反馈信号v.进行比较。并
水系统、厂房及升压站等建筑物组成。水库坝址以上集水
将差值信号放大形成控制信号作用于交流伺服驱动器,驱
面积266.1 ,拱坝高103 m(是浙江省目前最高的拱
动交流伺服电机形成机械位移,再由该机械位移去控制机
坝),总库容8 257万rn3,多年平均发电量1,27亿kW・h,
械液压随动系统,使导叶开度随控制信号变化,实现对水
年利用2 117 h。大坝按5O年一遇洪水设计,相应水库水位
轮机转速和功率的控制和调节。
447.29 m,500年一遇洪水校核。相应水库水位449.78 m,
(3)机械液压随动装置。机械液压随动装置由引导阀、
正常蓄水位444 m。电站装机容量2 X 30 MW,设计水头
辅助接力器、主配压阀、机械反馈装置、紧急停机电磁阀、
186.08 m。水轮机型号为HLD307C.LI-170,发电机型号为
主接力器及反馈钢带等组成。它受交流伺服电机执行机构
SF3 12/352O。
输出的位移信号控制,其输出的接力器位移与控制信号成
华光潭一级电站采用长江控制设备研究所生产的
比例,直接控制水轮机导水机构,实现水轮机转速和负荷
DKT-80-4.0型调速器,主配压阔名义直径80 mitt,工作油压
的调节。
4.0 MPa。该调速器是目前国内较先进的DKT系列交流伺服
电机控制式全可编程调速器(其中D表示电机驱动, 表
2调速器静特性试验
示电气部分采用A系列全可编程控制器, 表示调速器),
采用WGT-4型电厂综合测试仪,该测试仪内部提供高
具有耗油量少、结构坚固、工作可靠、无杆件、少油管、
精密的工频变频信号源,代替机组频率信号。导叶开度信
测频精度高、实时性强等特点。
号yo由WY-300型拉杆式位移传感器直接从主接力器测得,
1调速器简介
并输入测试仪。在测试过程中,测试仪与调速器构成1个
闭环测试系统,测试仪在输出变频信号的同时测量和记录
DKT-80-4.0型调速器采用交流伺服电机十丝杆螺母副
导叶开度信号,并在屏幕上显示和绘制静特性曲线。试验
直接控制引导阀的控制方式,而不采用故障率较高的电液
开始前,先断开机组Pr输入调速器的机频信号线,接上变
转换器,电气部分采用高可靠性的可编程控制器为硬件主
频信号线,短接调速器上的开机信号和油开关信号端子,
体,机械部分采用直联型结构,减少机构传递环节,结构
模拟调速器负载状态,并将调速器参数修改成静特性试验
紧凑、简单。该型调速器系统原理框图见图1。 参数,导叶开度调整为50%左右。试验开始时,频率上升,
调速器由可编程调节器、电机伺服装置和机械液压随
接力器往关闭方向移动,变频信号源以O.012 5 I-Iz/¥的上升
动装置三大部分组成,各部分功能如下:
速率,连续而均匀变化。当yo≤10%时,频率停止上升,
(1)可编程调节器。可编程调节器的主要功能为测量
待接力器稳定后,以这点作为静特性曲线起点。然后按步
水轮发电机组转速偏差,并将其按一定调节规律转换成控
长 =O.2 Hz和停留时间dT:30 s,频率逐点下降,先做
制导叶开度的信号。
降频特性曲线,待Y0 ̄90%时,降频曲线完毕。然后以同
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样的步长 和停留时间 做升频曲线,直到'10≤10%为
路、交流伺服驱动器、交流伺服电机和丝杆螺母副组成。
止。全部试验结束,测试仪自动计算出转速死区和线性度
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收稿日期:2O05一l1.22
作者简介:仇涛(1979一),男,助理工程师,大学本科
主要从事水电站、泵站的机电检测与分析研究工作。
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总第l44期-浙江水利科技-21306年第2期
v
机械反馈
电手动/手动
紧急停机阀
频给(网频)
差
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比
导
机频㈠
较
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位移传I瞎器
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图1 D}(1-_80 40型调速器系统原理框图
调速器静特性试验结果
4试验结果分析
静特性试验结果见表1,试验波形图见图2、3。
该调速器由可编程调节器形成调节规律,再由电机伺
服装置和机械液压随动系统进行放大后驱动导水机构。其
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但机械液压随动系统存在机械反馈,该反馈机构距离较长,
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而减小i 。而丝杆螺母在jj ̄-r过程中肯定存在间隙,其加工
图2 1号机静特性试验曲线图
的精度也将影响i 的大小,这些因素暂且不讨论。机械液
压随动装嚣中的机械反馈系统见图4,图中A处的砝码用
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来控制钢丝绳及钢带的拉紧力。该系统采用了钢丝绳、弹
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过程中的摩擦力,而弹簧的拉力是一种变力,这些因索
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图3 2号机静特性试验曲线图
表1静特性试验结果表
丝绳
该调速器为大型电调,按照《水轮机调速器与油压装
置技术条件》(GB/T9652.1—1997)的规定。其转速死区应
图4机械反馈系统示意图
(下转第25页)
小于或等于O.04%,2台机组的转速死区超出规范要求。
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维普资讯
总第144期・浙江水利科技-2006年第2期
率的单位水体投资为6.75元/m】。
没有实践过,有待进一步调研及进行专题论证。在工程可
行性研究阶段还可以采用与凿岩机全断面掘进法进行比较,
从优抉择。
5引水的合理性和可行性
5.1 西线一期的前期引水对下游工农业的影响
朱溪港位于仙居南部山区。流域面积374.6 km2,年均
6实施工程的运作机制
随着社会经济的发展和人口的增加,水资源将显得愈
来愈重要和宝贵。调水的水价是西线一期前期工程上马的
决定因素之一。合理的水价是组织建设资金、协调各方利
宜推行新水新价,老水老价。
供水的水价应由资源水价、工程水价和环境水价三部
径流总量3.92亿m3,多年平均径流深1 046 rlfm,人均水资
源占有量为5 200 /人。
工程兴建后,年均引水9 500万m3,占朱溪港径流总
量的24%。引水区下游总人口约9.O万,耕地面积2 933.3
益、保障工程良性运行的关键 针对台州市的具体情况,
l (4.4万亩),土地总面积240 k ,水资源总量2.3亿
,
人均水资源只有2 550 m】/人,与台州市南片人均水资
源占有量相近。目前,区内只建成小(1)型水库2座,小
(2)型水库12座,总库容1 540万rn3,调蓄能力较差。由
此可见,为尽量减少引水后对下游工农业生产的影响,在
引水区域内必须建一大型的多年调节水库(朱溪水库)。同
时,水库建成后还可增加引水量和提高引水保证率。
分组成。资源水价购买的是水资源的使用权,应使仙居调
出的水资源使用权、优先权得到转让补偿;工程水价购买
的是一定量和质的水体,及该水体的生产成本和产权受益,
要使投资者获得合理回报,能吸引社会各界参与投资;环
境水价购买的是环境容量,即水污染处理费用,能有利于
促进节约用水,水污染治理和水资源保护,使节水产业、
5.2引水的经济性
根据文献[2]的台州市南片水源工程规划,其区域内
蓄水工程新建、续建和挖潜的水库有大交陈、白龙潭、桐
污水处理、水源地生态保护措施得到鼓励与扶持。同时应
围绕水价的3个组成部分制订和完善水价政策,形成一整
套规范的管理、执行机制。此外,水价也要充分考虑受水
区和用水户的承受水平,一般可按水费支出占家庭总支出
的2%一3%考虑,现按2%计,则调水后的水价可达3—6
元/m3,工业用水按工业产值的1.5%计,则水价可达5 7
元/rn3,说明水价尚有上调空间。
山、大溪岙、双庙、龙溪、小陈岙、自沙岙、螺丝礁等。
这些规划工程实施后,南片年均可供水量约增加1 684万
m3,工程总投资估算为1.75亿元,即每增加l m3供水量需
投资1O.4元,而西线一期的前期工程总投资估算为2.7亿
元,年均引水约9 500万 。因西线一期的前期工程没有
拦蓄工程,直接调水到长潭水库后有80%的引水摄溢洪废
弃,则经西线一期的前期工程调水,年均增加l 供水量
的投资为3.55元,仅为流域内建蓄水工程的1/3左右。故
西线一期的前期工程经济效益好,宜优先上马。
总之,总体的工作思路应该是“政府宏观控制、股份
制运作、企业化管理、用水户参与”,按照规范的公司制要
求,推行市场运作。
参考文献:
[1]项国枚.台州市南片水源论{_【E[R].台州:台州市水利水电勘
测设计院,1996.
5.3引水工程技术的可行性
西线一期的前期工程建设内容单一,仅为隧洞和拦水
堰,投资也不大(单位水体投资为3.55元/m3,仅为一般
蓄水工程的1/2左右)。技术上的困难主要是长隧洞的施工
和工期。单洞长17.9 km,如中间用施工斜洞以缩短隧洞的
掘进长度,则导致施工支洞的进口至主洞的高差达150 m,
[2]项国枚.芏显勤.灵江流域综台规划[R].台州:台州市水利
水电勘测设汁院,1997.
(责任编辑韩继静)
目前在省内尚无前例,尽管在理论上该方案可行,但毕竟
(上接第22页)均使机械液压随动系统的死区 难以控制。
实践中也证明。当卸去A处的20妇砝码时,1号机的死区
由0.089 9%变为O.121 7%,2号机的死区由O.074 20/o变为
很大的改善。
5结语
0.101 1%。可见,调速器死区控制的关键在于机械液压随
动系统。
华光潭一级电站DKT-80.4.0型调速器存在机械反馈距
离较长、机械液压随动系统死区较大的问题,是导致静特
性试验结果中转速死区未能达到规范要求的主要原因。通
此后,厂家技术人员在主接力器上安装了拉线式位移
传感器,并将主接力器行程信号直接引至差值比较放大电
路,但由于受到调速器内部程序等因素限制,只能调整导
叶开度为O% 80%之间的调速器特性。导叶开度在O%一
50%之间转速死区的测试结果为1号机O.066 3%、2号机
O.057 1%。虽然没有达到规范要求,但调节品质已经有了
过从主接力器直接将导叶开度信号反馈至差值比较放大电
路,可以较大辐度地提高调速器的调节品质。但是,对于
DKT-80 4.0型调速器死区较大的问题,仍需进一步深入研
究。
(责任编辑韩继静)
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