調(diào)速器系統(tǒng)異常情況的分析及處理

徐國(guó)華，朱　佳

（華東桐柏抽水蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 天臺(tái) 317200）

調(diào)速器系統(tǒng)異常情況的分析及處理

徐國(guó)華，朱佳

（華東桐柏抽水蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 天臺(tái) 317200）

調(diào)速器的主要作用是機(jī)組啟?？刂?、頻率調(diào)整、甩負(fù)荷后的轉(zhuǎn)速控制和抽水工況下的機(jī)組效率優(yōu)化。抽水蓄能機(jī)組工況轉(zhuǎn)換的復(fù)雜性要求調(diào)速器具有高可靠性，以保證機(jī)組長(zhǎng)期、穩(wěn)定的運(yùn)行。通過(guò)對(duì)調(diào)速器系統(tǒng)多起事故的分析，明確了故障發(fā)生的原因以及設(shè)備存在的固有缺陷，并針對(duì)問(wèn)題和設(shè)備的實(shí)際情況采取了相應(yīng)的措施，也積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

抽水蓄能電廠；調(diào)速器；故障

1　概述

某抽水蓄能電廠共有四臺(tái)300MW機(jī)組和四臺(tái)360MVA主變，機(jī)端電壓18 kV，機(jī)組和主變采用聯(lián)合單元接線，主變高壓側(cè)額定電壓520 kV，500 kV系統(tǒng)采用內(nèi)橋接線方式，正常運(yùn)行方式為500 kV橋開(kāi)關(guān)在合閘位置，500 kV系統(tǒng)合環(huán)運(yùn)行。

調(diào)速器的主要作用是機(jī)組啟停控制、頻率調(diào)整、甩負(fù)荷后的轉(zhuǎn)速控制和抽水工況下的機(jī)組效率優(yōu)化[1]，主要由電氣部分和機(jī)械液壓部分等組成。電氣部分采用奧地利安德里茨公司的SATTC1703XL系列產(chǎn)品，它由電源模塊、CPU模塊、輸入輸出模塊以及總線模塊等組成，CPU模塊采用冗余配置；液壓操作系統(tǒng)由主油閥、比例閥、緊急停機(jī)電磁閥、主配壓閥、導(dǎo)葉接力器、機(jī)械過(guò)速保護(hù)裝置等部分組成；油壓系統(tǒng)由三臺(tái)壓油泵、集油槽、集油槽油冷卻裝置、壓油罐、壓油罐補(bǔ)氣裝置、漏油泵、漏油箱等組成。自機(jī)組投產(chǎn)以來(lái)，調(diào)速器系統(tǒng)總體運(yùn)行良好，但也出現(xiàn)過(guò)一些問(wèn)題，在此做一歸納和總結(jié)。

2　相關(guān)設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題的分析及處理

2.1控制系統(tǒng)及通訊系統(tǒng)

（1）投產(chǎn)初期，調(diào)速器控制油路失壓信號(hào)頻繁抖動(dòng)，周期約為3ms，造成機(jī)組LCU采集模塊緩沖區(qū)溢出，從而發(fā)模塊故障信號(hào)。將4臺(tái)機(jī)組的調(diào)速器控制油路失壓信號(hào)加50ms濾波后，類(lèi)似問(wèn)題沒(méi)有再出現(xiàn)。

（2）調(diào)速器具有轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)、開(kāi)度調(diào)節(jié)、功率調(diào)節(jié)等調(diào)節(jié)方式[2]。機(jī)組發(fā)電開(kāi)機(jī)并網(wǎng)后曾出現(xiàn)過(guò)開(kāi)度調(diào)節(jié)模式不能自動(dòng)切換至功率調(diào)節(jié)模式的現(xiàn)象，上位機(jī)顯示調(diào)速器為脈沖調(diào)節(jié)模式，手動(dòng)給命令也不能正常切換至功率調(diào)節(jié)模式，后現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)增加導(dǎo)葉開(kāi)度以維持機(jī)組發(fā)電出力符合標(biāo)準(zhǔn)。機(jī)組順控邏輯圖如圖1。

查看圖1發(fā)現(xiàn)在機(jī)組發(fā)電并網(wǎng)開(kāi)關(guān)合閘后，順控邏輯會(huì)發(fā)出GB_GOV_POW_62的信號(hào)，從而圖2中各項(xiàng)條件滿(mǎn)足，輸出通訊信號(hào)OBN_GOV_POW命令給調(diào)速器，經(jīng)分析出現(xiàn)上述異常情況的原因是由于機(jī)組LCU和調(diào)速器之間的通訊存在問(wèn)題，導(dǎo)致調(diào)速器并未收到機(jī)組順控輸出的功率調(diào)節(jié)模式命令，從而導(dǎo)致了圖3中調(diào)速器脈沖調(diào)節(jié)模式條件滿(mǎn)足，調(diào)速器調(diào)節(jié)模式切換至脈沖調(diào)節(jié)模式。在脈沖調(diào)節(jié)模式時(shí)，是由監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)功率設(shè)定值和功率反饋值發(fā)出導(dǎo)葉開(kāi)度增減命令進(jìn)行調(diào)節(jié)的。由于當(dāng)機(jī)組進(jìn)入脈沖調(diào)節(jié)模式時(shí)，機(jī)組的功率設(shè)定值的勢(shì)能脈沖已經(jīng)消失，導(dǎo)致機(jī)組LCU未能按功率設(shè)定值進(jìn)行功率調(diào)節(jié)，所以只能通過(guò)運(yùn)行人員在調(diào)速器控制盤(pán)上手動(dòng)增減導(dǎo)葉開(kāi)度進(jìn)行調(diào)節(jié)。機(jī)組停機(jī)后，重啟調(diào)速器后恢復(fù)正常。類(lèi)似的問(wèn)題有可能還會(huì)出現(xiàn)，所以應(yīng)定期對(duì)機(jī)組與調(diào)速器的通訊進(jìn)行檢查，監(jiān)盤(pán)人員也應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)視。

（3）2號(hào)機(jī)發(fā)電開(kāi)機(jī)，步序執(zhí)行至S6-1時(shí)，上位機(jī)發(fā)調(diào)速器PE00.TM5模塊故障和調(diào)速器Ⅰ型故障，2號(hào)機(jī)事故停機(jī)。原因是2號(hào)機(jī)調(diào)速器PE00總線上DI6100模塊故障，將其更換后，水輪機(jī)開(kāi)機(jī)試驗(yàn)正常。

2.2壓油罐相關(guān)設(shè)備

（1）調(diào)速器壓油罐油位整定值高1為1115mm，高2為1 130mm。曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)壓油罐油位上位機(jī)顯示為1 186mm，但高1、高2報(bào)警燈卻都未亮的情況?，F(xiàn)場(chǎng)檢查壓油罐實(shí)際油位正常，后打開(kāi)壓油罐排油閥排一小部分油后上位機(jī)油位顯示正常。分析原因可能是油位變送器+MX16-CL001遇潮或者遇有雜質(zhì)導(dǎo)致傳送誤差，進(jìn)而導(dǎo)致上位機(jī)模擬量跟現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際油位不符。盡管送上位機(jī)的模擬量不會(huì)引起跳機(jī)，但上位機(jī)無(wú)法正確判斷壓油罐的油位增加了監(jiān)盤(pán)難度。

（2）某次，監(jiān)盤(pán)發(fā)現(xiàn)上位機(jī)有3號(hào)機(jī)調(diào)速器壓力油罐油位高1和油位高2報(bào)警信號(hào)，油罐油位模擬量顯示為1 168mm，油罐壓力顯示為58.9 bar?，F(xiàn)場(chǎng)檢查壓力油罐油位也確實(shí)偏高，補(bǔ)氣閥沒(méi)有能夠按照邏輯自動(dòng)打開(kāi)為壓力油罐補(bǔ)氣，后經(jīng)手動(dòng)調(diào)整，油罐油位恢復(fù)正常。

分析其原因：如圖4所示，當(dāng)調(diào)速器壓力油罐油位達(dá)到高1（1 115mm）或高2（1 130mm）時(shí)，補(bǔ)氣閥自動(dòng)打開(kāi)為油罐補(bǔ)氣，通過(guò)油位低、油壓高或者補(bǔ)氣超時(shí)（120 s）等信號(hào)去復(fù)歸。但在自動(dòng)補(bǔ)氣閥動(dòng)作一次補(bǔ)氣后，只有油位低信號(hào)動(dòng)作后，補(bǔ)氣閥才能再次在油位高的時(shí)候動(dòng)作自動(dòng)補(bǔ)氣。通過(guò)查看歷史事件列表發(fā)現(xiàn)，在補(bǔ)氣閥上次自動(dòng)動(dòng)作補(bǔ)氣后，沒(méi)有發(fā)過(guò)壓力油罐的油位低信號(hào)，所以雖然這次有油位高報(bào)警信號(hào)，補(bǔ)氣閥也不能自動(dòng)補(bǔ)氣。

2.3壓油泵

（1）4號(hào)機(jī)調(diào)速器系統(tǒng)2號(hào)油泵曾出現(xiàn)過(guò)啟動(dòng)超時(shí)的情況，當(dāng)時(shí)機(jī)組正由抽水調(diào)相轉(zhuǎn)抽水，上位機(jī)發(fā)“4號(hào)機(jī)調(diào)速器系統(tǒng)2號(hào)油泵啟動(dòng)超時(shí)，4號(hào)機(jī)流程報(bào)警”信號(hào)，信號(hào)可以復(fù)歸，現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)2號(hào)油泵在運(yùn)行而上位機(jī)顯示在停機(jī)，后手動(dòng)將其停止。

調(diào)速器2號(hào)油泵的正常啟停是由壓力油罐壓力控制的，從圖5可知2號(hào)油泵根據(jù)命令啟動(dòng)后其運(yùn)行狀態(tài)通過(guò)軟啟和繼電器MC01-K0301送至圖6中的AA0000（CP-4000）模塊，然后通過(guò)2號(hào)油泵的空載泄壓控制閥去控制其空載泄壓閥關(guān)閉，壓力油泵打上來(lái)的油經(jīng)逆止閥流向主油閥。在上述的異常情況中，2號(hào)油泵現(xiàn)場(chǎng)檢查是在運(yùn)行狀態(tài)，說(shuō)明啟泵回路包括繼電器都是正常的，而上位機(jī)顯示油泵在停機(jī)，說(shuō)明2號(hào)油泵的運(yùn)行狀態(tài)并沒(méi)有被正確反映，原因是圖6中的繼電器MC01-K0301損壞引起上述異常，將其更換后，2號(hào)油泵啟動(dòng)正常。但有一點(diǎn)應(yīng)引起重視：上位機(jī)雖然顯示油泵在停機(jī)，而實(shí)際卻在運(yùn)行，就有可能會(huì)出現(xiàn)泵長(zhǎng)時(shí)間在空載運(yùn)行狀態(tài)，所以應(yīng)盡快去現(xiàn)場(chǎng)檢查確認(rèn)。

（2）1號(hào)機(jī)調(diào)速器系統(tǒng)1號(hào)油泵(循環(huán)泵)也曾出現(xiàn)過(guò)啟動(dòng)超時(shí)的情況,現(xiàn)場(chǎng)檢查為其電源開(kāi)關(guān)跳開(kāi),手動(dòng)合上后運(yùn)行正常。此外，還曾出現(xiàn)過(guò)機(jī)組調(diào)速器油系統(tǒng)油泵旁路過(guò)濾器堵塞的異常情況。

2.4漏油泵

（1）當(dāng)機(jī)組運(yùn)行時(shí)調(diào)速器主油閥一直在打開(kāi)，同時(shí)隨著水頭的變化，調(diào)速器會(huì)一直自動(dòng)調(diào)整導(dǎo)葉開(kāi)度，從而導(dǎo)致有大量的油漏至調(diào)速器漏油箱，當(dāng)漏油箱油位高時(shí)會(huì)啟動(dòng)漏油泵將油打回集油槽。經(jīng)過(guò)比較，個(gè)別機(jī)組漏油泵啟停次數(shù)明顯比其它機(jī)組頻繁，具體見(jiàn)表1。

以上數(shù)據(jù)為大致統(tǒng)計(jì)，但已能說(shuō)明問(wèn)題。從中可以看出調(diào)速器漏油泵啟動(dòng)間隔最長(zhǎng)和最短的分別是3號(hào)機(jī)（大約是24min）和1號(hào)機(jī)（大約是8min），啟動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)和最短的也分別是3號(hào)機(jī)（大約是5min）和1號(hào)機(jī)（大約是2min），2號(hào)機(jī)和4號(hào)機(jī)則差不多。理論上講，4臺(tái)機(jī)調(diào)速器性能一致，其漏油速率也大多一致，同時(shí)漏油箱的體積也一致，各臺(tái)漏油泵的啟動(dòng)間隔和啟動(dòng)時(shí)間也應(yīng)該一致。分析原因，出現(xiàn)上述偏差最大的可能是各臺(tái)調(diào)速器漏油箱油位高和油位低浮子的整定值偏差較大。經(jīng)調(diào)整調(diào)速器漏油箱油位高和油位低的浮子后，漏油泵的啟動(dòng)間隔和啟動(dòng)時(shí)間趨于一致。

（2）1號(hào)機(jī)調(diào)速器漏油泵曾出現(xiàn)過(guò)停機(jī)失敗的情況，上位機(jī)頻繁發(fā)其停機(jī)失敗信號(hào)，但現(xiàn)場(chǎng)檢查漏油泵實(shí)際已停止運(yùn)行,漏油箱油位也正常,后信號(hào)自動(dòng)恢復(fù)正常,但漏油泵顯示在“中間態(tài)”。經(jīng)檢查，是由于其接觸器輔助接點(diǎn)損壞引起上述異?，F(xiàn)象,更換后，試驗(yàn)正常。

（3）某次，上位機(jī)發(fā)“4號(hào)機(jī)水機(jī)現(xiàn)地控制盤(pán)直流故障”信號(hào)，現(xiàn)場(chǎng)檢=04U+MC01—F0007(直流220 V控制電源)跳開(kāi)，合上后再次跳開(kāi)，經(jīng)檢查原因?yàn)椴⒂谡{(diào)速器漏油泵接觸器K0106的一只二極管燒壞，更換后正常。

2.5接力器相關(guān)設(shè)備

（1）上位機(jī)發(fā)“4號(hào)機(jī)調(diào)速器集油槽油位低”報(bào)警信號(hào)，現(xiàn)場(chǎng)檢查4號(hào)機(jī)調(diào)速器集油槽油位下降很快，立即去水車(chē)室查看，到處是積油，明顯有噴過(guò)油的痕跡，經(jīng)過(guò)仔細(xì)檢查發(fā)現(xiàn)連接調(diào)速器接力器鎖定退出腔到投退接力器鎖定的電磁閥=04U+MX25-AA001的小油管的接頭脫開(kāi)，導(dǎo)致往外流油。

（2）2號(hào)機(jī)調(diào)速器接力器管路也曾出現(xiàn)過(guò)漏油，原因是由于2號(hào)機(jī)調(diào)速器接力器進(jìn)油管螺栓松動(dòng)引起密封圈損壞，更換密封圈后試驗(yàn)正常。此外，還曾出現(xiàn)過(guò)2號(hào)機(jī)調(diào)速器漏油箱油管接頭松動(dòng)導(dǎo)致滲油和2號(hào)機(jī)調(diào)速器系統(tǒng)機(jī)械過(guò)速保護(hù)裝置進(jìn)油管連接頭滲油的異常情況。

（3）正常情況下機(jī)組開(kāi)機(jī)在1S-1步序會(huì)退出調(diào)速器鎖定，但在某次開(kāi)機(jī)過(guò)程中出現(xiàn)機(jī)組調(diào)速器鎖定未正常退出的情況，機(jī)組轉(zhuǎn)停機(jī)時(shí)鎖定投入信號(hào)則正常，多次開(kāi)機(jī)試驗(yàn)鎖定退出投入均正常。分析其原因：如圖7所示，導(dǎo)葉鎖定投退分別有4副位置接點(diǎn)，4副位置接點(diǎn)采取串聯(lián)的形式向外送出投入或退出的信號(hào)。只要其中任何一副位置接點(diǎn)不正確就會(huì)導(dǎo)致投退信號(hào)異常。初步判斷為風(fēng)洞內(nèi)冷卻水管漏水滲漏至水車(chē)室，由于第二副退出位置接點(diǎn)引出線朝上，水順著引出線進(jìn)入位置接點(diǎn)內(nèi)部，導(dǎo)致其接觸電阻明顯大于其它幾副，后將其更換后開(kāi)停機(jī)試驗(yàn)正常。

2.6未徹底解決的問(wèn)題

（1）3號(hào)機(jī)拖1號(hào)機(jī)時(shí),因S4B—5超時(shí)造成1號(hào)機(jī)抽水調(diào)相開(kāi)機(jī)不成功,原因?yàn)橥诓⒕W(wǎng)期間3號(hào)機(jī)調(diào)速器的導(dǎo)葉開(kāi)度接近導(dǎo)葉開(kāi)限,機(jī)組頻率不能達(dá)到并網(wǎng)條件。需要調(diào)速器廠家修改邏輯程序才能解決該問(wèn)題,在程序更新之前需按下列方案操作:

1）在低水頭發(fā)電工況、BTB拖動(dòng)工況開(kāi)機(jī)時(shí)，請(qǐng)運(yùn)維人員到相應(yīng)機(jī)組GT01盤(pán)監(jiān)視導(dǎo)葉開(kāi)度和導(dǎo)葉開(kāi)限；

2）當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速達(dá)到90%以上，如導(dǎo)葉開(kāi)度接近或等于導(dǎo)葉開(kāi)限時(shí)，請(qǐng)運(yùn)維人員將調(diào)速器控制把手GT01—S0020放“LOCAL”位置，操作導(dǎo)葉開(kāi)限增加按鈕GT01—S0001，將導(dǎo)葉開(kāi)限增加2%；

3）將調(diào)速器控制把手GT01—S0020放“REMOTE”位置。

（2）3號(hào)機(jī)由于“發(fā)電轉(zhuǎn)向”信號(hào)抖動(dòng)，經(jīng)常在發(fā)電開(kāi)機(jī)并網(wǎng)后上位機(jī)瞬發(fā)“3號(hào)機(jī)LCU機(jī)組狀態(tài)不在穩(wěn)態(tài)或轉(zhuǎn)換過(guò)程中”報(bào)警信號(hào)。此外，3號(hào)機(jī)還經(jīng)常發(fā)調(diào)速器Ⅱ型故障（非緊急）信號(hào)，一般20 s此信號(hào)就可以復(fù)歸。由于目前這些問(wèn)題仍未徹底解決，所以應(yīng)引起重視，加強(qiáng)監(jiān)視。

3　結(jié)論

抽水蓄能電站在電網(wǎng)中承擔(dān)調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相以及事故備用任務(wù)，正發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用[3]。抽水蓄能機(jī)組與常規(guī)水輪發(fā)電機(jī)組相比，主要區(qū)別是穩(wěn)定運(yùn)行工況多，工況轉(zhuǎn)換復(fù)雜，而且轉(zhuǎn)換操作頻繁，對(duì)于參與日調(diào)節(jié)的機(jī)組，每天至少要啟停一次，有時(shí)需要啟停多次，并且對(duì)于各種工況的轉(zhuǎn)換時(shí)間也有嚴(yán)格的要求。這就要求調(diào)速器能夠根據(jù)外部的眾多開(kāi)關(guān)和模擬量，對(duì)當(dāng)前所處工況作出準(zhǔn)確判斷、并發(fā)出正確控制命令[4]。因此，作為關(guān)鍵控制設(shè)備，調(diào)速器能否穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)于抽水蓄能電廠以及整個(gè)電網(wǎng)都有著極為重要的意義[5]。基于對(duì)調(diào)速器系統(tǒng)多起故障的原因分析和設(shè)備的實(shí)際情況采取的措施取得了預(yù)期的效果，也積累了相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。

[1]高宗英，朱劍明.調(diào)速器的工作原理[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

[2]張?jiān)品?，蔡衛(wèi)江.抽水蓄能機(jī)組調(diào)速器的改造[J].水電廠自動(dòng)化，2001(4).

[3]梅祖彥.抽水蓄能發(fā)電技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

[4]馬勁松，鄔廷軍.抽水蓄能機(jī)組調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)[J].東方電機(jī)，1998(1).

[5]魏守平.數(shù)字式電液調(diào)速器的微機(jī)調(diào)節(jié)器[J].水電自動(dòng)化與大壩監(jiān)測(cè)，2003(3).

徐國(guó)華（1982-），男，工程師，從事抽水蓄能電廠運(yùn)行維護(hù)工作。

TK730.4+1

B

1672-5387（2015）11-0051-04

10.13599/j.cnki.11-5130.2015.11.018

2015-07-31