藺河口水電站1號(hào)機(jī)組調(diào)速器技術(shù)改造

陳芬環(huán)，李 軍

（安康水力發(fā)電廠，陜西 安康 725000）

1 改造的原因

水輪機(jī)調(diào)速器是水輪發(fā)電機(jī)組重要控制設(shè)備，它的作用就是通過(guò)調(diào)節(jié)水輪機(jī)導(dǎo)葉開度使機(jī)組的轉(zhuǎn)速（頻率）控制在允許范圍之內(nèi)，并實(shí)現(xiàn)機(jī)組開、停機(jī)和增減負(fù)荷等功能。所以水輪機(jī)調(diào)速器性能的好壞直接影響水輪發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行。隨著電網(wǎng)容量的不斷增加，對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性提出了更高的要求，不僅要求所有并網(wǎng)機(jī)組必須投入遠(yuǎn)程自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）和一次調(diào)頻，而且對(duì)水輪機(jī)調(diào)速器的速動(dòng)性和穩(wěn)定性都提出了更高的要求。

藺河口電站1號(hào)機(jī)組調(diào)速器為上世紀(jì)末的產(chǎn)品，是由東方電機(jī)廠生產(chǎn)的HGS-H3220步進(jìn)式調(diào)速器，由于技術(shù)所限加上元器件老化，調(diào)速器存在許多缺陷：

（1）調(diào)速器不能根據(jù)運(yùn)行工況自動(dòng)調(diào)節(jié)參數(shù)，無(wú)法分別對(duì)空載參數(shù)和負(fù)載參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，調(diào)節(jié)品質(zhì)很難改善；

（2）調(diào)速器永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)bp的設(shè)定范圍不符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求；

（3）機(jī)組空載頻率擺動(dòng)大，超出國(guó)標(biāo)要求；

（4）機(jī)組甩負(fù)荷后的調(diào)節(jié)時(shí)間達(dá)到60 s，超過(guò)國(guó)標(biāo)40 s的要求；

（5）甩25%負(fù)荷時(shí)，調(diào)速器不動(dòng)時(shí)間為0.32 s，超出國(guó)標(biāo)不大于0.2 s的要求；

（6）一次調(diào)頻各項(xiàng)性能不能滿足調(diào)度的要求，響應(yīng)速度慢；

（7）液壓隨動(dòng)裝置中，主接力器采用的是機(jī)械反饋，調(diào)速器死區(qū)大。

為了改善調(diào)速器的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)調(diào)節(jié)品質(zhì)，確保調(diào)速器的各項(xiàng)性能都滿足機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行以及電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的需要，需要對(duì)調(diào)速器進(jìn)行技術(shù)改造。

2 改造方案

2.1 機(jī)組及調(diào)速器主要技術(shù)參數(shù)

發(fā)電機(jī)型號(hào)： SF24-16/3900

水輪機(jī)型號(hào)： HLD294-LJ-190

額定功率： 25 600 kW

額定轉(zhuǎn)速： 375 r/min

水流慣性時(shí)間常數(shù)： 1.36 s

機(jī)組慣性時(shí)間常數(shù)： 5.35 s

調(diào)速系統(tǒng)操作油壓： 4.0 MPa

主接力器行程： 183 mm

2.2 調(diào)速器基本技術(shù)參數(shù)

調(diào)節(jié)規(guī)律: PID調(diào)節(jié)

導(dǎo)葉全關(guān)時(shí)間調(diào)整范圍: 5～25 s可調(diào)

導(dǎo)葉開啟時(shí)間: 5～25 s可調(diào)

頻率給定調(diào)整范圍: 45～55 Hz

永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)bp: 0～10%可調(diào),級(jí)差1%

PID參數(shù)可調(diào)范圍:

比例增益Kp: 0.5～20

積分增益Ki: 0.05～10 1/s

積分增益Kd: 0～5 s

相對(duì)暫態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)bt: 1%～200%

緩沖時(shí)間常數(shù)Td: 1～20 s

加速度時(shí)間常數(shù)Tn: 0～2 s

功率給定的調(diào)節(jié)范圍： 0～115%，調(diào)整分辨率≤1%；

測(cè)頻方式：殘壓測(cè)頻＋齒盤測(cè)頻

2.3 改造要達(dá)到的效果

（1）調(diào)速器為PID調(diào)節(jié)，以32位工控機(jī)(IPC)或高性能PLC/PCC可編程控制器作為硬件核心，配備具有良好人機(jī)界面的彩色顯示屏。調(diào)速器具有現(xiàn)地和遠(yuǎn)方進(jìn)行開停機(jī)操作功能，并能和計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行連接。

（2）調(diào)速器靜態(tài)特性

1）調(diào)速器靜態(tài)特性曲線近似為一條直線，最大非線性度不超過(guò)5%；

2）轉(zhuǎn)速死區(qū)：≤0.06%

（3）調(diào)速器動(dòng)態(tài)特性

1）調(diào)速器動(dòng)態(tài)特性示波圖上求取的Kp、Ki值與理論值的偏差不超過(guò)2.5%；

2）機(jī)組甩100%額定負(fù)荷后,在轉(zhuǎn)速變化過(guò)程中超過(guò)額定轉(zhuǎn)速3%以上的波峰不超過(guò)2次;

3）機(jī)組甩100%額定負(fù)荷后,從接力器第一次向開啟方向移動(dòng)起到機(jī)組轉(zhuǎn)速波動(dòng)值不超過(guò)0.5%止所經(jīng)歷的時(shí)間不大于40 s;

4）接力器不動(dòng)時(shí)間不超過(guò)0.2 s；

5）調(diào)速器綜合飄逸量折算為轉(zhuǎn)速相對(duì)值不超過(guò)0.3%；

6）調(diào)速器設(shè)有按水頭調(diào)節(jié)功能,能按照實(shí)時(shí)水頭自動(dòng)修正啟動(dòng)開度,空載開度；

7）一次調(diào)頻負(fù)荷響應(yīng)滯后時(shí)間應(yīng)小于3 s；

8）調(diào)速器應(yīng)具備現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)功能,如靜特性試驗(yàn),空載試驗(yàn);

9）甩負(fù)荷時(shí)延等,且能計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存,顯示或錄波儀記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；

10）調(diào)速器具有在線自診斷功能,離線自診斷功能和故障保護(hù)功能。

3 改造方法

3.1 1號(hào)機(jī)組調(diào)速器此次改造主要內(nèi)容

將現(xiàn)有的由長(zhǎng)控所生產(chǎn)的DKT100型可編程伺服電機(jī)調(diào)速器改造為由我廠和水科院中水科技公司一起研制生產(chǎn)的數(shù)字控制式微機(jī)調(diào)速器，調(diào)速器型號(hào)為CVT-100，額定工作油壓4.0 MPa，主閥塊標(biāo)稱通徑為100 mm。

3.2 改造過(guò)程

（1）1F調(diào)速系統(tǒng)排壓至“0”，排油完畢；

（2）1F舊調(diào)速器機(jī)械柜拆除，基礎(chǔ)板清理干凈，檢查水平度≤0.2 mm/m;

（3）新調(diào)速器就位，管路配焊完畢，電纜敷設(shè)；

（4）事故配壓閥及分段關(guān)閉機(jī)構(gòu)就位，管路配焊；

（5）位移傳感器安裝；

（6）調(diào)速器所配管路進(jìn)行氣密性試驗(yàn)合格；

（7）1F調(diào)速系統(tǒng)注油、充壓；

（8）新調(diào)速器現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)；

（9）開機(jī)試驗(yàn)。

4 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)情況（表1）

表1

5 改造效果及結(jié)論

藺河口電站1號(hào)機(jī)組調(diào)速器經(jīng)過(guò)改造后解決了舊調(diào)速器存在的所有問(wèn)題，新調(diào)速器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，技術(shù)先進(jìn)，免檢修，免維護(hù)的特點(diǎn)。新調(diào)速器各種性能指標(biāo)均滿足或優(yōu)于國(guó)標(biāo)要求。實(shí)踐證明改造效果良好，達(dá)到了預(yù)期的效果，值得廣泛推廣。