陳田水電站增效擴(kuò)容改造中微機(jī)調(diào)速器

林景山

摘 要：國家出臺(tái)了農(nóng)村水電增效擴(kuò)容改造優(yōu)惠政策，在此政策的惠及下，陳田一級水電站列入全國第二批增效擴(kuò)容改造項(xiàng)目。水輪機(jī)調(diào)速器設(shè)備改造選型很重要，按照水利部出臺(tái)《農(nóng)村水電增效擴(kuò)容改造項(xiàng)目機(jī)電設(shè)備選用指導(dǎo)意見》要求，結(jié)合陳田一級水電站實(shí)地情況，如：水輪機(jī)調(diào)速采用手動(dòng)操作機(jī)構(gòu)，靈敏度較差，調(diào)速器零部件嚴(yán)重磨損，手動(dòng)操作機(jī)構(gòu)失靈，不能適應(yīng)當(dāng)前水電站的安全運(yùn)行的要求，設(shè)備隱藏故障，巡視檢查強(qiáng)度大，電站調(diào)速器改造的當(dāng)務(wù)之急是提高電站運(yùn)行質(zhì)量，有效促進(jìn)電站和諧運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：調(diào)速器選型；工作基本原理；運(yùn)行維護(hù)

引言

水輪發(fā)電機(jī)組能夠把水能變成電能，供用戶使用。水電站在向電力網(wǎng)絡(luò)供電的時(shí)候，需要確保供電的安全性、可靠性、電壓、頻率的穩(wěn)定性。因用戶端的負(fù)荷變化會(huì)使電力網(wǎng)絡(luò)的電壓和頻率也隨著變化，此刻水電站發(fā)電機(jī)的電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)調(diào)整系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)使其電壓恢復(fù)到其額定值（頻率50Hz），或保持在其許可范圍內(nèi)（偏差不應(yīng)超過±0.2Hz），頻率的調(diào)節(jié)是由水輪機(jī)的調(diào)速器來完成。

隨著微機(jī)技術(shù)發(fā)展，在增效擴(kuò)容改造中，水輪機(jī)調(diào)速器選型很重要，按照水利部出臺(tái)《農(nóng)村水電增效擴(kuò)容改造項(xiàng)目機(jī)電設(shè)備選用指導(dǎo)意見》要求，同時(shí)結(jié)合陳田一級水電站實(shí)地情況，通過專家結(jié)合水電站水輪機(jī)組實(shí)際運(yùn)行情況論證后確定選用新型CYWT-300微機(jī)調(diào)速器。將有力提高電站安全和諧的生產(chǎn)運(yùn)行能力。

1 選用CYWT-300調(diào)速器的優(yōu)勢

CYWT-300微機(jī)調(diào)速器是專為水輪發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)的一種新型調(diào)速器，采用了先進(jìn)而成熟的電子技術(shù)和現(xiàn)代液壓技術(shù)，具有結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、性能穩(wěn)定、操作維護(hù)方便、易懂等特點(diǎn)。有力的對接力器進(jìn)行控制，使調(diào)速器在水電站運(yùn)行中可靠而穩(wěn)定地自動(dòng)運(yùn)行調(diào)節(jié)，發(fā)揮了最大經(jīng)濟(jì)效益。該調(diào)速器油壓設(shè)計(jì)為：16MPa，調(diào)速功設(shè)計(jì)為：1000Kg·m。接力器設(shè)計(jì)為內(nèi)置。具體有：（1）采用了電子技術(shù)和液壓技術(shù)，結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠，具有優(yōu)良的速動(dòng)性及穩(wěn)定性。（2）采用囊式蓄能器儲(chǔ)能，膠囊內(nèi)所充氮?dú)馀c液壓油不接觸，油質(zhì)不易劣化；膠囊密封可靠，長期運(yùn)行不要補(bǔ)氣，電站可省去氣系統(tǒng)及相應(yīng)的輔助設(shè)備。（3）液壓器件為廠家定型生產(chǎn)，標(biāo)準(zhǔn)化，系列化，集成化程度高，質(zhì)量可靠，性價(jià)比高，易宜采購。（4）工作油壓高，體積小，重量輕，耗油量少，電站布置方便、整潔、美觀。

2 微機(jī)調(diào)速器的基本功能為自動(dòng)控制功能和自動(dòng)調(diào)節(jié)功能

以下介紹CYWT-300調(diào)速器的工作基本原理：（1）自動(dòng)調(diào)節(jié)。水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行工況多變，在不同時(shí)間運(yùn)行工況下調(diào)速器需要采用不同的控制結(jié)構(gòu)、應(yīng)用各種控制規(guī)律和調(diào)節(jié)參數(shù)，以完成調(diào)速器自動(dòng)調(diào)節(jié)。調(diào)速器其控制規(guī)律的形成和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的動(dòng)作改變都是由軟件（即調(diào)速器程序）實(shí)現(xiàn)，達(dá)到自動(dòng)控制目的。（2）自動(dòng)開機(jī)時(shí)，機(jī)頻與頻給的差值通過PID運(yùn)算后傳遞到數(shù)字閥綜合放大板。（3）自動(dòng)停機(jī)時(shí)，機(jī)組在自動(dòng)運(yùn)行前提下，發(fā)出停機(jī)指令，接力器自動(dòng)關(guān)至全關(guān)位置，轉(zhuǎn)速逐漸下降至零。（4）手動(dòng)與自動(dòng)切換。微機(jī)調(diào)速器在手動(dòng)運(yùn)行與自動(dòng)運(yùn)行中互相切換可隨時(shí)無條件、無擾動(dòng)地進(jìn)行。在自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，當(dāng)微機(jī)調(diào)速器電氣部分發(fā)生故障時(shí)，調(diào)速器便可無擾動(dòng)地切為手動(dòng)，手動(dòng)指示燈亮為切換成功。要恢復(fù)自動(dòng)時(shí)，也可在電氣操作柜上操作手動(dòng)按鈕，將調(diào)速器切換為自動(dòng)運(yùn)行。手動(dòng)運(yùn)行與自動(dòng)運(yùn)行的切換，只要電氣部分工作正常，導(dǎo)葉接力器是不會(huì)產(chǎn)生擺動(dòng)的。（5）手動(dòng)操作。手動(dòng)運(yùn)行可分為電手動(dòng)和純手動(dòng)兩種方式，電氣無故障時(shí)，可通過電控柜上增、減給定按鈕控制數(shù)字球閥，從而控制導(dǎo)葉接力器位置，即電手動(dòng)方式；電氣故障時(shí)，可通過操作數(shù)字球閥上的開、關(guān)把手控制數(shù)字球閥，從而控制導(dǎo)葉接力器位置，即純手動(dòng)方式。（6）緊急停機(jī)。緊急停機(jī)時(shí)，無論在自動(dòng)工況還是手動(dòng)工況下，只要電氣無故障，緊急停機(jī)繼電器動(dòng)作，輸出全關(guān)信號，控制接力器全速關(guān)閉；電氣故障時(shí)，須操作手動(dòng)操作閥和數(shù)字球閥上的開、關(guān)把手使接力器關(guān)閉，使機(jī)組快速停機(jī)。

3 調(diào)速器的應(yīng)用

調(diào)速器是水輪發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)安全、可靠地運(yùn)行起著很大的作用，同時(shí)影響著電力網(wǎng)絡(luò)向用戶供電的質(zhì)量及可靠性。在實(shí)際運(yùn)行時(shí)如何加強(qiáng)調(diào)速器系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)，是提高其運(yùn)行的安全可靠性。結(jié)合設(shè)備出廠說明書要求，在安全使用時(shí)建議以下幾點(diǎn)運(yùn)行、維護(hù)及應(yīng)注意事項(xiàng)。設(shè)備在投入使用前，請務(wù)必熟讀此說明書。在熟悉CYWT-300調(diào)速器設(shè)備相關(guān)知識、安全信息和注意事項(xiàng)前提下使用。

3.1 警告

（1）只準(zhǔn)使用氮?dú)?，氮?dú)饧兌缺仨毚笥诨虻扔?9.8%；（2）嚴(yán)禁使用氧氣及其他氣體；（3）如果錯(cuò)誤，就可能發(fā)生爆炸。

3.2 注意事項(xiàng)

（1）蓄能器是受法律管制的壓力容器，使用前和使用時(shí)請咨詢并遵守當(dāng)?shù)噩F(xiàn)行法規(guī)。囊式蓄能器制造許可證編號：TS2210273-2014，型號：NXQ-A25/31.5-L，容積（L）：25，重量（kg）：78.5，溫度：-40℃～+93℃，壓力（MPa）：31.5。（2）請使用清潔的46號汽輪機(jī)油，每臺(tái)總用油量250L。（3）電動(dòng)機(jī)使用的交流電源：AC380V，注意相序，第一次啟動(dòng)注意旋轉(zhuǎn)方向。如果錯(cuò)誤，就可能燒毀油泵。（4）接入工作電源DC220V時(shí)，注意區(qū)分正負(fù)極。如果錯(cuò)誤，就可能燒毀電氣元件。

3.3 運(yùn)行

（1）手動(dòng)運(yùn)行時(shí)，調(diào)速器系統(tǒng)不起自動(dòng)轉(zhuǎn)速調(diào)整作用，但運(yùn)行值班人員可以直接從面板上查看調(diào)速器所處的工作狀態(tài)等。開機(jī)停機(jī)及增減負(fù)荷等操作，均由手動(dòng)操作按鍵或操作數(shù)字球閥的關(guān)把手（開、關(guān)）完成。（2）調(diào)速器若處在手動(dòng)狀態(tài)穩(wěn)定運(yùn)行且無電氣故障，允許操作切換調(diào)速器自動(dòng)按鈕至自動(dòng)運(yùn)行。也可自動(dòng)運(yùn)行向手動(dòng)運(yùn)行切換。（3）停機(jī)運(yùn)行時(shí)，當(dāng)調(diào)速器接到“停機(jī)”指令時(shí)，在自動(dòng)或手動(dòng)運(yùn)行的調(diào)速器系統(tǒng)調(diào)節(jié)至空載狀態(tài)運(yùn)行，即調(diào)速器把接力器關(guān)至全關(guān)位置。（4）開機(jī)、停機(jī)、并網(wǎng)、帶負(fù)荷等操作要認(rèn)真填寫操作票，逐項(xiàng)執(zhí)行。

3.4 維護(hù)

（1）電氣部分的維護(hù)。調(diào)速器的電氣控制柜位于回油箱上面，柜體前門及左右門均可打開，便于調(diào)試和檢修。調(diào)速器的電控柜主要由可編程控制器（簡稱可編程，英文簡稱PLC）、頻率信號接口板（簡稱信號接口板）、數(shù)字閥綜合放大板（簡稱驅(qū)動(dòng)板）、觸摸屏、電源系統(tǒng)等組成。CYWT-300微機(jī)調(diào)速器的電氣控制柜設(shè)計(jì)位于回油箱上面，柜體前門及左右門均可打開，便于檢查和檢修。壓力表的接觸點(diǎn)用久后易氧化發(fā)黑、有毛刺，影響接觸能力，應(yīng)及時(shí)予以修復(fù)或更換。（2）機(jī)械部分的維護(hù)。運(yùn)行中應(yīng)時(shí)刻觀察調(diào)速器回油箱的壓力油的清潔度，保證系統(tǒng)可靠工作。觀察吸油濾油器、雙濾油器的濾芯應(yīng)做定期清洗或更換。（3）蓄能器的維護(hù)。a.充氣閥密封不嚴(yán)，卸壓后更換充氣閥；b.充氣閥與充氣閥座密封不嚴(yán)，卸壓后更換墊圈；c.膠囊破損，卸壓后更換膠囊。更換膠囊時(shí)，蓄能器應(yīng)從系統(tǒng)上卸下才能更換；d.閥體、充氣閥座與殼體連接處漏油，卸壓后更換O型密封圈，未卸壓可更換。

4 注意事項(xiàng)

（1）起動(dòng)開度時(shí)限制開機(jī)時(shí)接力器開度的大小。若開機(jī)時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)頻升不到50Hz，可將起動(dòng)開度加大。（2）開度限制可在0-99.9%范圍之間任意調(diào)整，以便限制接力器的開度能最大。若機(jī)組在自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，機(jī)組負(fù)荷不能繼續(xù)增加至最大，應(yīng)先檢查是否已達(dá)到開度限制最大值。（3）若機(jī)組在手動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)電氣故障，則調(diào)速器將不能切為自動(dòng)運(yùn)行。（4）人工死區(qū)Ic為0或者太小，并網(wǎng)后接力器會(huì)因頻率波動(dòng)而頻繁動(dòng)作調(diào)節(jié)；永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)Bp為1或者太小，并網(wǎng)后機(jī)組負(fù)荷會(huì)因網(wǎng)頻的升降而明顯變化。（5）若空載不穩(wěn)定，首先檢查比例、積分、微分參數(shù)，尤其是積分參數(shù)。（6）手動(dòng)運(yùn)行時(shí)發(fā)“停機(jī)”令無效。只有手動(dòng)關(guān)機(jī)及緊急停機(jī)才能使機(jī)組停下。

參考文獻(xiàn)

[1]GYWT系列高油壓微機(jī)調(diào)速器說明書[S].

[2]水輪機(jī)調(diào)速器與油裝置標(biāo)準(zhǔn)匯編[S].

[3]水電站機(jī)組自動(dòng)化運(yùn)行與監(jiān)控[S].