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水轮机调速器的主要任务

电网系统负荷的不断变化，致使电网系统频率会不断变化。水轮机调速器的主要任务是通过调节水轮发电机组的输出功率，维持水轮机组在额定转速。

水轮机随着机组负荷的变化而相应地改变导叶开度（或针阀行程），使机组转速***并保持为额定值或某一预定值的过程称为水轮机调节。

根据异步交流电机原理：转速n=60f/P

式中：f——频率；P——磁极对数

据此，转速n与电源频率f成正比，调节机组转速即是调节机组输出频率。

水轮机调节实质上是转速调节，进行这种调节的装置称为水轮机调速器，它是以机组转速的偏差为依据来实现导叶开度的调节。

　　图1是发电机的定子和转子置于双轴水轮机两侧的双轴水轮发电机的原理结构图。旧式发电机的转子与发电机轴固联，此种双轴水轮发电机的转子B与链索(联轴带)D固联，并且使用隔水材料C密封。E为此种双轴水轮发电机的定子，A为此种水轮发电机的动力轴。此种双轴水轮发电机的定子E也可以使用隔水材料C密封。

　　毫无疑问，双轴水轮发电机的双轴可以脱离水面，用来带动双轴发电机。图2是双轴发电机的原理结构图。虚线框内是双轴水轮机W，横流式冷却塔新建，它向虚线框外的双轴发电机提供双轴动力。此双轴发电机可使用1动力轴或2动力轴G，它的转子B固定在双轴发电机的链索(联轴带)F上，它的定子E可以另外使用机架。H是此种双轴发电机的密封层。

　　水轮发电机作为水轮机和发电机的组合，转子和定子的密封技术较为复杂，双轴水轮发电机的转子和定子的密封，显然不需要复杂的技术。关键在于，使用双轴电动机和双轴水轮发电机，不需要很高的成本，就能制造组合成具有超级发电能力的水轮发电机。我国长江上游有很多流水急深的地方，在那些地方建造千米级长度的双轴水轮发电机，应该能得到数倍甚至数十倍于葛洲坝发电站的电量。

水轮机调速系统是一个液压传动系统，在长期运行过程中不可避免地会受到污染，各种污染杂质随着油液在系统循环过程中，使调速系统某些性能指标下降，严重时甚至使系统不能正常工作。水轮机调速系统大多使用的是汽轮机油，由于是开放式长管路的液压系统，因此，为了确保调速系统的正常可靠运行，延长其使用寿命，必须加强对油液污染的控制。

1.油液污染的原因

油液污染是由存在于油液中的污染物所造成的，就其状态而言，污染物有固态、液态和气态三种类型。***调速系统油液中的污染物主要来源于四个方面。

1.1系统内的残留污染物

（1）被污染的新的汽轮机油。在机油制造过程中，厂家都会严格执行GBL11181—94标准。但在储运过程中，尤其是用户的散装油罐或油桶中，可能会残存氧化皮、锈粒等一些杂质，在注入调速系统的操作过程中，也很容易带入金属、石英和纤维等杂质。

（2）新的调速设备往往包含一定数量的残留污染物。电站现场的管路安装设备，在装配过程中和冲洗零部件过程中，不可避免地会有一些残留物。

1.2工作期间所产生的污染物

调速器液压元件磨损产生的磨屑、管道的锈蚀、高温及高压下致使液压油发生氧化变质分解和生成沥青等杂质。

***污染是指周围环境中的杂质进入到调速器液压系统，使液压油受到污染。调速系统设备在使用过程中尤其是新建电站在安装初期，周围环境比较恶劣就很容易造成***污染。***污染的途径主要有以下几个方面。

（1）回油箱与大气相通的通气口。调速器液压系统工作过程中因流量变化和温度的变化，会使油箱中液位发生变化。因此，油箱上必须留有通气孔使空气进出油箱，这就造成了通气孔上空气杂质***。

（2）主接力器、主配压阀的阀芯及受油器密封处。接力器活塞杆密封处虽然设有密封圈和防尘圈，但防尘圈对精细污染的有效性不可能是100%的，粘附在外伸活塞杆上的附着物被带进缸内进入液压系统。

（3）维修过程中造成污染。在打开调速系统进行维修时，极有可能使砂子、金属颗粒、尘埃以及纤维等杂质***。正常运行的液压件，如油泵、接力器、主配压阀、比例伺服阀等都会产生少量颗粒，这些污染粒子经过“冷作硬化”硬度会更高，老逆流式冷却塔改造，会进一步造成表面磨损，产生新的污染粒子。在较高的油温下，液压油发生氧化反应，生成一些胶状沉淀物对调速系统具有***性。

1.3进入油液的气体

水轮机调速油系统多是开放式液压系统，且压缩空气和液压油无隔离的混装在同一油罐内，空气极易进入油系统。

1.4油液中混入的水分

开放式油系统在空气湿度较大的地区，系统运行一段时间后，油液中会混入水分。在转桨式机组中，由于桨叶密封不好，也曾出现过河水直接进入油系统的状况。

2.油液污染造成的危害

调速系统油液的污染，会给系统和设备工作带来许多危害，老横流式冷却塔改造，如系统不能正常工作、加速元件磨损、设备使用寿命降低等。

（1）污染物会使调速器节流孔或阻尼孔堵塞造成系统工作不正常或不能工作，使运动中的零部件卡死造成设备不能正常运行。

（2）污染物会加速油泵、主接力器、主配压阀的磨损，南通冷却塔，引起调速系统装置内泄漏量的增加、滑动部件运动的间隙增大。如油泵转动件的间隙增大使颗粒杂质很容易嵌入间隙中，***终造成油泵噪声增大，工作效率降低，甚至使螺杆泵卡死。

（3）污染物还会引起滑阀阀芯卡死造成事故。若阀体上有颗粒杂质使得阀芯不能完全关闭阀口，当阀芯再次开启时，该颗粒会被工作介质冲走，但另外的颗粒杂质会再次进入而发生同样的问题，使得电液转换器、电液比例阀、引导阀等液压元件工作时好时坏。

（4）气体进入油液会引起系统工作不稳定，主接力器出现冲击或“爬行”，油泵出现“气穴”或“空蚀”等不正常现象而造成主配压阀振动。

（5）液压油中混入水分使油液变质，不仅腐蚀零件表面，影响密封圈的工作性能。同时降低了液压油的粘度，影响调速器液压系统的工作稳定性。