YWTBG－3000A微機調(diào)速器在象山水電廠的應(yīng)用

牛保國，戴延君，佟 偉

(1.黑河市水務(wù)局，黑龍江黑河164300;2.黑河象山水電廠，黑龍江黑河164300;3.黑龍江省水利水電勘測設(shè)計研究院，哈爾濱150080)

1 引言

黑河象山水電廠地處黑龍江省黑河市，位于黑龍江一級支流法別拉河中游，距黑河市72 km。電廠裝機容量18.32 MW，裝有4臺(3×6MW+1×0.32MW)水輪發(fā)電機組。機組與2臺容量16 MVA和8 MVA雙繞組和三繞組變壓器組成了擴大單元接線。電能輸送分別以一回110 kV、一回35 kV電壓等級接入黑寶山和黑河電網(wǎng)。多年平均發(fā)電量4 130萬kW·h，裝機年利用小時數(shù)2 294 h。1992～1999年該廠使用YDT－3000型調(diào)速器，是20世紀70年代產(chǎn)品，該產(chǎn)品明顯存在一些技術(shù)和質(zhì)量問題。對水輪發(fā)電機組安全穩(wěn)定運行存在嚴重隱患。

2000年象山水電廠選用了南寧發(fā)電設(shè)備總廠研發(fā)的YWTBG－3000A微機調(diào)速器，此產(chǎn)品是南寧發(fā)電設(shè)備總廠在成功應(yīng)用PLC技術(shù)的基礎(chǔ)上進一步采用檔次更高的PCC技術(shù)，是以PCC調(diào)節(jié)器為調(diào)節(jié)控制核心的中小型系列微機電液調(diào)速器。該系列微機調(diào)速器主要用于控制水力發(fā)電廠的各類中小型水輪發(fā)電機組。

2 調(diào)速器的結(jié)構(gòu)和原理

1)YWTBG－3000A微機電液調(diào)速器屬帶油壓裝置的整裝式調(diào)速器。主要由PCC調(diào)節(jié)器為核心的控制柜、執(zhí)行機構(gòu)的接力器和操作能源的油壓裝置三大部分組成。

2)PCC調(diào)節(jié)控制柜主要用于接受外部指令，引入機組必要參數(shù)和狀態(tài)信號，以及必要的反饋信號，形成控制水輪機的具有一定調(diào)節(jié)規(guī)律的電氣調(diào)節(jié)和控制信號。該調(diào)節(jié)和控制信號，直接送到旋轉(zhuǎn)力矩較大的“步進電機－絲杠螺母副”電氣/位移變換裝置，使調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)意圖變?yōu)橹髋鋲洪y的液壓控制動作，從而使執(zhí)行機構(gòu)的接力器，得以按調(diào)節(jié)需要去控制水輪機發(fā)電組的目的。油壓裝置則為這種調(diào)節(jié)和控制作用提供足夠的操作能源。

3 調(diào)速器特點

1)YWTBG－3000A電液調(diào)速器是以PCC調(diào)節(jié)器為調(diào)節(jié)控制核心的微機調(diào)速器。其PCC調(diào)節(jié)器模塊采用奧地利B＆R工業(yè)自動化公司產(chǎn)品，屬于一種全標準模塊式的產(chǎn)品。從而為PCC調(diào)速器的穩(wěn)定可靠運行提供了堅實的硬件基礎(chǔ)。使PCC型微機調(diào)速器具有很高的整機可靠性。

2)PCC微機調(diào)速器能實現(xiàn)容錯式殘壓測頻，提供并聯(lián)PID調(diào)節(jié)規(guī)律。并可根據(jù)機組運行狀態(tài)和工況的變化幅度，自動實施變參數(shù)調(diào)節(jié)，以獲得優(yōu)良的動態(tài)品質(zhì)。

3)PCC微機調(diào)速器，在電站二次回路或監(jiān)控系統(tǒng)的配合下，能以自動或手動方式實現(xiàn)機組的開機、停機和事故緊急停機等控制與操作;可對運行中的機組進行轉(zhuǎn)速調(diào)整或出力調(diào)整，使機組按給定頻率或給定開度自動穩(wěn)定運行，以及實現(xiàn)并列運行機組間負荷的自動分配;也可滿足機組網(wǎng)頻跟蹤的要求和實現(xiàn)機組的調(diào)相運行等。

4)PCC調(diào)速器具有頻率、開度多種運行模式選擇。對于頻率模式，PCC調(diào)速器設(shè)有頻率跟蹤和頻率給定兩種控制方式。而開度模式，則采用開環(huán)控制和逐步逼近相結(jié)合的調(diào)節(jié)方式，從而實現(xiàn)了迅速而準確地增減機組開度或出力的要求。運行模式之間，可以無擾動地任意切換。主要技術(shù)性能和參數(shù)見表1。

表1 主要技術(shù)性能和參數(shù)

5)針對水輪發(fā)電機組運行水頭變化幅度大的特點，PCC調(diào)節(jié)器設(shè)有不同運行水頭下的最優(yōu)開機規(guī)律和高水頭時自動限制機組最大出力的功能。

6)采用小巧玲瓏的PANELWARE－P120人機界面作為人機對話的工具。將數(shù)據(jù)監(jiān)視、參數(shù)設(shè)定和報警顯示等功能集于一身，參數(shù)的顯示和修改直觀準確，并且有防止和自動校正誤操作的功能。豐富的串口、網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場總線接口，給運行人員提供了方便。

7)以旋轉(zhuǎn)力矩很大的“步進電機－絲杠螺母副”型變換裝置取代對油污敏感可靠性較低的常規(guī)電液轉(zhuǎn)換器。同時，采用PCC調(diào)節(jié)器的電氣輸出直接控制主配壓閥動作的工作方式。因此，在自動調(diào)節(jié)信號的傳遞通道上，無任何機械傳動杠桿。所以，YWTBG－3000A型微機調(diào)速器具有系統(tǒng)簡潔適用、結(jié)構(gòu)配置合理、靜態(tài)轉(zhuǎn)速死區(qū)小、響應(yīng)敏捷、調(diào)節(jié)穩(wěn)定可靠和操作使用方便的特點。

4 現(xiàn)場試驗及運行

1)調(diào)速器靜動特性試驗。靜動特性試驗是水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)中重要特性試驗項目，其目的是檢驗水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和速動性，象山水電廠每年嚴格按照現(xiàn)場調(diào)試大綱要求和調(diào)試方法、步驟進行檢測。其性能指標均達到國家標準的要求。現(xiàn)將3臺YWTBG－3000A微機調(diào)速器的主要特性試驗結(jié)果整理如表2。

表2 主要特性試驗結(jié)果

2)YWTBG－3000A電液調(diào)速器已成功應(yīng)用到象山水電廠6000kW機組。投運10年來調(diào)速器的整機特性通過歷年測試各項技術(shù)指標優(yōu)良，完全符JB627－79規(guī)定，靜動態(tài)特性指標明顯優(yōu)于YDT－3000型調(diào)速器。經(jīng)多年統(tǒng)計分析調(diào)速器本體性能故障、事故率為零，臨檢次數(shù)為零?；具_到免維護水平。大小修年限延長，檢修工作量、工作強度明顯減少和減輕。機組啟動到并入系統(tǒng)只需要90秒，與原調(diào)速器相比機組啟動到并入系統(tǒng)在時間上減少了230秒。足以證明空載耗水率明顯減少，提高了電廠經(jīng)濟效益。

5 結(jié)束語

近年來我國水輪機微機調(diào)速器主要是以PLC和PCC產(chǎn)品引領(lǐng)市場前沿，它們在某些方面確實代表著水輪機調(diào)速器發(fā)展的方向，符合水電廠無人值班、少人值守和綜合自動化的要求。作為PCC調(diào)速器產(chǎn)品，具有測頻回路多、信號源可選，測頻軟硬件能冗余、容錯，測頻回路簡單可靠，測頻精度高、實時性強，豐富的串口、網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場總線接口，方便用戶操作和管理的操作口令，非常人性化的人機界面，這些優(yōu)越的硬件特性和豐富的軟件功能使得PCC水輪機調(diào)速器，從產(chǎn)品技術(shù)含量和性價比上深得用戶的歡迎，有著非常廣闊的市場空間和發(fā)展。YWTBG－3000A微機調(diào)速器在象山水電廠的應(yīng)用就充分證明了這一點。

［1］王英男，王景琴，戴延君.象山水電廠事故備用電源配置分析［J］. 黑龍江水利科技，2009，37(6):169.

［2］趙臣，張殿民，戴延君.YDT－3000電液調(diào)速器裝置的技術(shù)改造［J］. 黑龍江水利科技，2008，36(4):138 －139.