水轮机调速器研究管理论文

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一、我国调速器产品发展回顾

解放初期，我国水轮机调速器事业一片空白，几乎从零开始，大部分产品从苏联购买，少量制造亦是照搬苏联图纸生产。50～60年代，我国水轮机调速器大部分系机械液压型调速器。在""年代，当时的水利水电科学研究院、哈尔滨工业大学、哈尔滨电机厂等单位曾联合研制了我国第一台电子管电液调速器，并安装在广东从化流溪河水电站运行了一段时间。60年代初，当时的水利水电科学研究院、天津电气传动设计研究所、长江流域规划办公室等单位联合研制了我国第一台晶体管电液调速器，并在湖北陆水试验电站运行了相当长一段时间。70年代至80年代初，新建的大中型水电站较多地采用了电子管、晶体管或小规模集成电路电液调速器，一些小型水电站也少量采用了电液调速器，此阶段可算是机械液压调速器与电气液压调速器并重。但电气液压调速器由于所选用的主要电子元件/组件质量不过关，其长期使用的可靠性普遍较低。

我国水轮机调速器的快速发展是从80年代初开始的，由于改革开放和科技进步，国内有关科研单位、高等院校及制造部门为提高调速器的运行可靠性与调节品质，开始研制微机调速器。华中科技大学、电力自动化研究院（能源部南京自动化所）、天津电气传动设计研究所、中国水利水电科学研究院、长江流域规划办公室等单位相继开展了以微处理器为核心的电液调速器的研制。

华中科技大学自1981年底开始研制适应式变参数并联PID微机调节器，1984年11月在湖南欧阳海水电厂投入运行。1989年与天津传动设计研究所、湖南水科所、武汉水电控制设备公司及天津水电控制设备厂共同研制的WT-S双微机调速器通过产品鉴定，并投入小批量生产，微机调节器以Z-80单板机为硬件核心，两台微机配以相同功能的测频、CPU、D/A及A/D模块，双微机互为备用，采用适应式变参数PID调节模式，较好地满足了电站运行要求，但与外国产品相比，因我国基础工业水平的制约，整机硬件可靠性较低，性能一致性与长期运行的稳定性难以保证。

90年代以来，随着可编程控制器（PLC）技术的不断完善，各单位相继开展了将可编程控制器应用到调速器中的研究工作。华中科技大学分别与有关单位合作开发不同品牌的PLC微机调节器，首台调节器于1993年5月在欧阳海水电厂投入运行。目前，PLC型电液调速器已成为我国微机电液调速器的主导产品。

此外，华中科技大学还分别与哈尔滨电机厂、东方电机厂等单位合作研制出以8086、8096CPU为核心，采用STD总线结构和MIC-2000工控机型双微机调速器，成功地在岩滩、宝珠寺等水电厂投入运行。电力自动化研究院在继承ST-700系列微机调速器的双微机双通道系统结构基础上，研制了基于MC68322微机的水轮机调速器。

现在由于在水轮机调速器中广泛采用电子技术、液压技术和自控技术的最新技术成果，使现代水轮机调速器的面貌焕然一新。其可靠性和主要技术指标大为提高，控制功能不断扩展和完善。不仅适应了水电厂计算机监控的需要，而且为机组安全和经济运行奠定了基础。

然而，这来之不易的行业发展局面越来越多地受到近年来混乱的市场竞争冲击，如不采取措施及时建立健康规范的行业市场，将有可能葬送经几代人不懈努力换来的我国调速器产品技术进步与质量基础。关于这一点，将在第4节作归纳说明。

二、我国主要调速器制造企业的产品情况

中国水利水电科学研究院生产的微机调速器以PLC/IPC为硬件平台，采用液压数字逻辑插装技术或比例插装技术，以快速开关阀和插装阀等元件/组件分别代替电液转换器和主配压阀，系统无需D/A转换，调节与控制无需由阀的"中间位置"来保证，具有静态耗油量小、性能一致性好、元件互换性好、集成化程度高等优点，且能实现液压系统全面的容错控制，彻底解决了长期困扰水电厂的调速器拒动、发卡、漏油等问题，还具有显著的节能、降耗、增寿、环保等特点。

天津电气传动设计研究所生产的微机电调采用以PLC为核心的调节器，步进电机-凸轮传动装置取代电液转换器。这种不用油的电机转换元件解决了过去电液转换器抗油污能力差、易卡阻之弊病。

武汉三联水电控制设备公司生产微机电调采用PLC步进缸构成电液随动系统为主。部分电液随动系统采用脉宽调制开关阀＋主配结构的形式。

武汉事达电气有限公司生产的微机电调均以PLC为核心，用步进电机螺纹伺服缸取代电液转换器，构成新型电液随动系统。

长江控制设备研究所的微机电调采用PLC或工控机并以伺服电机螺杆机构取代中间接力器，或以电动集成阀控制主配压阀，以机械液压随动系统驱动主接力器。

南京自动化研究所的微机电调采用自制硬件构成的双微机冗余系统，应用比例伺服阀和脉宽调制式电磁阀构成的液压容错控制。

东方电机股份有限责任公司的微机电调采用双工控机冗余系统，电液随动系统中配用比例伺服阀，并设有液压跟踪手动控制阀供手动运行用。

能达通用电气公司的微机电调以PLC为核心，步进电机螺杆机构取代中间接力器，并配以机械液压随动系统。

此外，我国中小型微机电调的液压系统除了传统结构产品外，中国水利水电科学研究院、长江控制设备研究所等单位还采用16MPa的皮囊式蓄能器的高油压液压系统；可减少液压放大环节和减小尺寸、简化结构，省去为油罐补充干燥压缩空气的专用的供气系统及相应设备，同时能解决调速器液压系统中存在的油/水混合、气/液混合带来的元件锈死、腐蚀、振动和气蚀等方面问题。

与国外同类产品相比，目前我国生产的微机型电液调速器性能与国外水平相当，个别甚至略优，主要差距在加工工艺水平，且大型调速器6.4Mpa以上的液压系统起步不久。

三、国外主要调速器产品的特点

1.美国GE（原WOODWARD公司）采用三机表决系统，其余均为单机系统（按中国用户要求提供双机系统除外），产品质量性能稳定、可靠性高。

2.除ALSTOM、HYDROVEVEYSA两公司采用串联PID结构外，其余均采用并联PID结构；PID参数均按空载、孤立网运行、大网运行三种工况给定。

3.微机更新升级快，均采用32位微机，速度快、容量大，为扩展调速器功能创造了条件。

4.具有较强的诊断及容错功能和较强的抗干扰能力。

5.除VEVEY、KMW公司采用机械液压随动系统外，其余均采用电液随动系统。

6.除GE和VATECHE-SCHERWYSS公司采用比例阀外，ALSTOM、VOITH、VEVEY均采用自制电液转换器。

7.为改善静、动态性能，大多数国外产品在电液随动系统中引入了PI、PD或PID调节。

8.增强智能化功能，如VOITH公司500系列产品机组启动加速控制。

9.在三峡工程，美国GE公司曾提出三机表决系统、双比例阀液压冗余方案，并与哈电合作，在三峡右岸机组中中标；而ALSTOM以双电液转换器方案在三峡左岸工程中中标。

四、行业市场现状

我国每年生产800~1000台调速器，大型微机电调约150台，其余为中小型调速器，目前，除小型调速器还有机械液压型调速器生产外，大中型一般都是以微机调速器产品为主。

随着市场经济的不断深化，目前水轮机调速器市场已造成�quot;结构性过剩"为特征的买方市场，从总体情况看，水轮机调速器产品处于供大于求的态势。

调速器产品的生产特点属单台/小批量生产，不能形成一定的规模，因此劳动生产率低。随着改革开放、市场经济、体制改革的日益深化，调速器制造行业中民营企业不断涌现，企业数量不断增多，竞争日益激烈残酷，导致产品价格严重偏低，所以企业的经济效益普遍不高，进而限制了企业的发展与规模扩大。调速器行业的市场现状大体具有如下特征：

1.调速器产品在国民经济中所占的比例十分微小，行业优势不突出；

2.调速器市场容量小，产品市场价格混乱，利润空间过于狭窄，大部分企业发展艰难；

3.行业内生产专业化程度低、力量分散、低水平重复严重，地区和企业之间产品雷同问题突出，市场竞争机制不健全，行业无序，盲目竞争，相互压价，使企业效益下降、资金缺乏、周转困难，严重制约本行业整体水平的提高及竞争力的增强；

4.水轮机调速器市场以"关系式生意"占主导地位，生产厂商短视、不自律，市场价格行为更加无序、无据可循；

5.调速器产品招投标过程中，技术人员从技术角度不切实际地片面要求设备配置越高越好，包含的东西越多越好（恨不得把所有水机自动化的东西都包含到调速器设备中），中小设备盲目攀比大型及巨型机组调速器配置，而在商务方面，又片面强调价格低廉，希望价格越底越好，业主普遍要求本已很低廉的调速器本体价覆盖所有水机自动化的东西，总以为销售人员能出这个价，供货商一定能消化。这是一个重大误区，俗话说："买东西的永远没有卖东西的精！"为保证利润空间，供货商往往会挖空心思去"降成本"，为此常常出现一些本不该有的质量问题，利益损害最终还得有业主去埋单；

6.市场黑洞多，不公平交易十分普遍；

7.为排斥他人，一些厂家竞标时故意漏报设备项目（有的是事先得到业主的默认），中标后又要求业主追加合同款项，如追加不成，只好挖空心思去"降成本"，以牺牲产品质量为代价，这种恶劣做法日后又被其它厂商仿效，已成普遍现象；

8.设计院招标文件普遍混乱、相互抄袭、以讹传讹、自以为是、一味排斥创新产品的竞标资格，有些标书事实上已成为阻碍调速器技术创新的绊脚石，甚至有误人子弟之嫌；

9.业主消费观念不成熟，重表面价格、轻内在质量与服务，助长恶性竞争；

10.有些企业想用所谓的资金规模"上挤下压"，恨不得挤死竞争对手，而实际情况又很难将谁挤出局；

11.调速器行业营销人员普遍职业道德低下，对自家产品往往进行夸大其辞的宣传，误导用户，例如过分夸大双微机配置的优点，导致用户不分具体情况，盲目要求用双机系统。有些厂商还恶意诋毁竞争对手、夸大对方不足、不择手段，甚至人身攻击；

12.一些招标文件对于业绩资质的要求，客观上已阻碍了技术创新；

13.调速器经销队伍逐年扩大，各厂商片面重视销售业绩，整个调速器市场几乎每卖一台设备都在打价格心理战；

14.恶性竞争导致产品价格过低，调速器供应商从设计制造等各环节一味简化、降低标准与技术性能、能省则省，采用低劣的材质、元件/组件，造成产品质量不稳、倒退，售后服务无法得到保证，影响正常的发电生产，直接损害到业主利益。这种现象长此以往，将葬送我国调速器产品来之不易的技术进步；

15.无序、无规则、不遵守规则，这种混乱的完全不规范市场竞争，将有可能把水轮机调速器行业带入误区。

五、结语

1.随着计算机技术和现代液压技术的发展，水轮机调速器更新换代将进一步加快。

2.微机运算速度快、容量增大，为扩展调速器的功能提供可能。

3.加快新调节规律研究步伐，提高产品动态性能。

4.加速液压行业、机械电子行业、自控领域的新技术在调速器中运用。

5.中小型调速器向高油压等级发展。

6.对于目前不健康的调速器市场，我们应科学、客观、理智地对待它，如何走出困境，我们需要更多的分析，调动各方力量，进行适当的规划组织与协调，兼顾各方利益，放眼未来，共同营造一个健全的水轮机调速器市场，巩固来之不易的调速器技术进步，促进水轮机调速器事业的进一步发展，最终跻身世界先进水平。