淺談漫灣電廠機組調速器主令控制器改造

劉凱

【摘 要】水輪發(fā)電機組調速器主令控制器可提供導水葉全開、全關、空載等開度信號，用于機組輔助設備控制和監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)視，但其在運行過程中，會出現(xiàn)位置偏移的現(xiàn)象，導致可靠性不高，采用行程開關提供導水葉的開度信號后，可解決上述問題。本文結合漫灣電廠的設備改造，介紹了機組調速器主令控制器改造為行程開關的情況。

【關鍵詞】調速器；主令控制器；行程開關

引言

漫灣電廠位于瀾滄江中游，是云南省第一座百萬千瓦級水電站。電廠2-6號水輪機型號為HL231-LJ-550，額定水頭89m，最大水頭100m，最小水頭69.3m，設計流量316m3/s，額定出力255.1MW，額定轉速125r/min。調速器液壓系統(tǒng)額定工作油壓4.0Mpa，主配壓閥直徑：100mm，主配壓閥最大工作行程±15mm，導葉接力器行程660mm。漫灣電廠2-6號機組調速器導水葉全關信號取自行程開關和主令控制器，導水葉全開、空載開度、5%開度信號取自主令控制器，上述導水葉開度信號用于機組狀態(tài)監(jiān)視、制動風閘、導葉接力器鎖錠及筒閥控制重要回路。

一、導水葉開度信號作用

水輪發(fā)電機組在停機后，導葉全關，機組的轉速下降，但由于水輪機在低轉速下會破壞軸承的油膜，導致軸承摩擦過大、溫度升高而燒損，所以須投入制動風閘，使機組在低轉速運行的時間縮短，迅速停止轉動。導葉在全關位是風閘自動投入的條件之一。水輪發(fā)電機組停機，在導葉全關后，需投入導葉接力器的鎖錠，以防導葉被水沖開，使機組低轉速旋轉，破壞軸承的油膜。導葉在全關位是導葉接力器鎖錠自動投入的條件之一。水輪發(fā)電機組的主閥只能靜水開啟，為防止主閥動水開啟，需將導葉全關的信號作為其開啟的閉鎖條件。水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)需將機組導葉全關、全開、空載開度的信號作為機組狀態(tài)的判別或監(jiān)視。

二、轉角式主令控制器

（一）工作原理。主令控制器開關盒一邊安裝有多個磁感應開關，主軸上裝有多根調整軸，調整軸的端面上內置磁單元，調整軸可以繞轉軸旋轉來調節(jié)轉角，通過鎖緊螺絲固定在主軸上。主軸在旋轉過程中，帶動多個調整軸旋轉，當旋轉到對應磁性開關時，磁性開關動作，發(fā)出主令角位移信號。反饋鋼絲繩是調速器的重要組成部分，傳遞著導葉接力器動作后的位移量。

（二）運行狀況。漫灣電廠2-6號機組調速器主令控制器傳送導葉全開、全關、空載開度、5%開度的信號，行程開關僅傳送導葉全關的信號。行程開關全關和主令控制器全關信號并聯(lián)后送至風閘控制回路；一路行程開關全關信號送至筒閥控制回路與鎖錠控制回路；一路行程開關全關信號送至監(jiān)控；主令控制器的全開、開關、空載開度信號送至監(jiān)控，5%開度信號送至推力外循環(huán)控制回路。從漫灣電廠2-6號機組調速器主令控制器投運至改造前的使用情況來看，其可靠性不高，經常出現(xiàn)位置偏移的現(xiàn)象，需要人為的調整，增加了維護人員工作量，另外，主令控制器導葉位置節(jié)點信號不靈敏成為影響機組自動開停機成功率的不利因素，給機組安全運行帶來隱患。由于機組風閘投入、鎖錠投入、筒閥開啟都需將導水葉全關信號作為其閉鎖條件。當主令控制器出現(xiàn)位置偏移，或僅靠一路行程開關的信號作為控制閉鎖的條件時，一旦行程開關不可靠，就會導致機組制動風閘和鎖錠無法正常投入、筒閥不能正常開啟，將導致機組惰性停機或開停機失敗。若調速器導葉反饋鋼絲繩調整不當，反饋鋼絲繩出現(xiàn)過行程或欠行程現(xiàn)象，將會導致導葉反饋鋼絲繩易斷裂或脫落，影響機組的正常運行。

三、行程開關

（一）工作原理。行程開關，是控制工作機械的運動方向或行程大小的主令電器。當工作機械壓到開關的控制鈕時，開關內部的觸頭進行轉換，使工作機械的運動方向發(fā)生變化；當機械作用去除后，開關內部的觸頭便自動恢復到原來狀態(tài)。為了將工作機械發(fā)出的信號傳遞給行程開關，在工作機械上通常裝有一固定在其運動部件上的觸塊，觸塊可通過行程開關上的傳動桿將機械力傳遞給控制鈕。傳動桿有直動式和擺動式，后者裝設了滾輪。當觸塊與其接觸時，擺動桿擺動，并且通過與之聯(lián)結的凸輪壓迫控制鈕。采用直動式傳動桿和具有單滾輪的傳動桿行程開關，在施加于桿件或滾輪上的外力消失后，即與觸塊脫離接觸后，開關能自動復位。采用具有雙滾輪的傳動桿行程開關，當外力去除后，開關自身無法復位，必須待觸塊作返回運動再次與滾輪接觸時，借助于外力的作用復位。

（二）改造情況。介于漫灣電廠2-6號機組調速器主令控制器的運行情況，決定拆除主令控制器及反饋鋼絲繩，用行程開關進行替代，另外，鎖錠控制回路和筒閥控制回路共用一路導葉全關信號，可靠性低，兩控制回路應各引入一路導葉全關信號。利用機組檢修期間，在調速器導葉接力器旁邊加裝幾組行程開關，由五個導葉全關行程開關和導葉全開、空載、5%開度的三個行程開關組成，與原來的三個導葉全關行程開關配合使用，用于提高導葉開度信號的可靠性。行程開關改造后的使用情況為：兩兩導葉全關行程開關并聯(lián)后分別用于風閘控制回路、鎖錠控制回路、筒閥控制回路；兩路導葉全關信號單獨傳送至監(jiān)控；導葉全開、空載開度信號分別傳送至監(jiān)控；導葉5%開度信號傳送至機組推力外循環(huán)控制回路。這種采取行程開關兩兩并聯(lián)的方式，即使其中一個行程開關出現(xiàn)異常，也不會影響設備的正常運行。

四、改造內容

（一）概述。根據機組檢修安排，拆除機組現(xiàn)有的調速器主令控制器，在水機室原有的全關行程開關上端裝設四組行程開關作為全關信號，在下端增設一組行程開關，與原三組行程開關并排；在原有的全關行程開關的水平方向上裝設三組行程開關作為全開、空載、5%開度信號；拆除主令控制器上的所有電纜及反饋鋼絲繩；重新敷設行程開關送至各個負載的新電纜。（二）改造工序。（1）原調速器主令控制器及反饋鋼絲繩拆除；（2）新的導葉行程開關支架制作及焊接；（3）新的導葉行程開關安裝；（4）導葉行程開關至各個負載的新電纜敷設；（5）新電纜信號接入及回路檢查；（6）舊電纜拆除；（7）新加裝行程開關的各節(jié)點調試，回路試驗。

五、改造后運行情況

機組調速器導葉行程開關有兩路全關信號分別傳送至監(jiān)控系統(tǒng)，導葉全關信號1和導葉全關信號2。在監(jiān)控系統(tǒng)機組開機條件中，兩者是或門的關系，只要其中一個信號有效，則機組開機條件滿足，如兩個信號同時失效，則機組開機條件不滿足，導致機組無法自動開啟。4號機組調速器主令控制器改造為行程開關后，機組在停機狀態(tài)時，監(jiān)控系統(tǒng)會間歇性的采集不到導葉全關信號1，導葉全關信號2則顯示正常。利用機組停機備用機會，對該信號進行了檢查處理。通過測量監(jiān)控系統(tǒng)機組現(xiàn)地控制單元端子上導葉全關信號1的電壓，發(fā)現(xiàn)導葉全關后，行程開關1的節(jié)點實際并未導通，導致監(jiān)控系統(tǒng)上導葉全關信號1無顯示。進一步檢查行程開關后，發(fā)現(xiàn)導葉接力器上的觸塊接觸導葉全關信號1行程開關上的傳動桿不到位，導致行程開關的接點實際未導通。對該行程開關的傳動桿位置進行調整后，檢查監(jiān)控系統(tǒng)側導葉全關信號1顯示正常。其余機組在運行過程中運行情況良好，未出現(xiàn)類似異常情況。

六、結束語

水輪發(fā)電機組調速器主令控制器在運行過程中，會出現(xiàn)位置偏移的現(xiàn)象，可靠性不高，經常需要人為的調整，增加了維護人員工作量。將調速器主令控制器改造為行程開關后，提高了設備的可靠性，保證機組穩(wěn)定運行，減少了維護人員的工作量。在安裝行程開關時，應保證安裝的工藝質量，使行程開關的接點能可靠接通，同時，導葉接力器上的觸塊也不宜與行程開關的傳動桿接觸過緊，以免長時間接觸沖擊，折斷行程開關傳動桿。

參考文獻：

[1]DA-R轉角式主令控制器技術資料.