雙重調節

雙重調節是指對水輪機的兩個互相協調的執行機構的控制。軸流轉槳式水輪機、裝有調壓閥的混流式水輪機和衝擊式水輪機在運行中除了需要控制導水葉或噴針以維持其轉速為某一定值外，還有槳葉角度、調壓閥和折向器需要控制以擴大轉槳式水輪機高效率區的寬度、減小裝有調壓閥的混流式水輪機前壓力管道內壓力的變化和減小衝擊式水輪機甩負荷時的轉速升高。工程中採用雙重調節調速器來實現這些水輪機的雙重調節。雙重調節調速器由主調節和協調調節兩大部分組成。主調節部分即導水葉操作部分。協調調節部分主要由協調裝置和功率放大隨動系統組成 ^[1]  。

轉槳式水輪機的兩個互相協調的執行機構是導水葉接力器和槳葉接力器。轉槳式水輪機最高效率的槳葉角度與工作水頭和導水葉開度有關，這種槳葉角度與各種工作水頭和各種導水葉開度的對應關係叫做協聯。實現協聯的方式有機械協聯、機-電協聯和電氣協聯三種方式。

(1)機械協聯方式，其輸入量有導水葉開度和水頭，包括輸出量在內。這些量都是機械位移。協聯關係由凸輪形狀保證。改變協聯關係困難。凸輪製造也困難，協聯精度不高。

(2)機-電協聯方式，其輸入量也是導水葉開度和和水頭，它們是機械位移。輸出量

為電氣量。協聯關係由凸輪形狀保證。要求凸輪的輸出功率不大，可用易加工的材料，凸輪製造較容易，電液隨動系統的誤差較小。

(3)電氣協聯方式，其輸入輸出量均為電氣量。協聯關係由電氣協聯函數發生器保證。電氣協聯函數發生器製造方便，協聯關係調整改變容易，通用性好，電液隨動系統的誤差較小 ^[2]  。

裝有調壓閥的混流式水輪機的兩個需互相協調的執行機構是導水葉接力器和調壓閥活塞。要求在機組甩負荷或緊急停機導水葉快速關閉的同時迅速開啓調壓閥，下泄部分水量，保證壓力水管內的壓力上升不致過高。出於安全性的考慮，還要求在調壓閥萬一失靈或拒動時，導水葉接力器只能以允許的慢速度關閉。實現這種協調動作的常用方法是直接(或間接)應用緩衝器來控制調壓閥的活塞。主配壓閥將主接力器的左腔接通排油使導水葉迅速關閉時，由於節流孔來不及補充壓力油而使調壓閥活塞的左側壓力急劇下降。調壓閥在蝸殼內水壓力的推動下迅速打開排水，降低蝸殼壓力。調壓閥的開啓使主接力器的右腔維持較高的壓力從而反過來促使導水葉的關閉。調壓閥失靈或拒動時，由於節流孔來不及補允壓力油從而限制了導水葉關閉的速度。當機組容量較大或在系統中需擔任調頻任務或地區負荷對電能質量要求較高的個別情況下，除了上述要求外，還要求調壓閥能調節流過壓力水管內的流量使其具有較小的變化率，從而保證機組突增負荷時頻率下降不致過大。實現這種調整作用的協聯裝置比較複雜，要根據具體要求進行設計。

衝擊式水輪機的兩個需互相協調的執行機構是噴針和折向器。正常運行時， 根據噴嘴射流的直徑控制折向器的位置使其總是處於射流的邊緣但不接觸射流的位置。當甩負荷時，折向器迅速切入射流使水流的方向改變不再射到水斗上，從而防止了機組的轉速升高過大。中國一般選用一台單調節調速器來控制折向器，利用一個噴針凸輪來實現 噴針與折向器間的協調關係並在主機上配置一套隨動系統來控制噴針。國外衝擊式水輪機專用的雙重調節調速器有單調節調速器外加一油阻尼器系統和雙活塞衝擊式水輪機調速器等多種結構和型式 ^[3]  。