MGC4000水輪機(jī)調(diào)速器在水力發(fā)電廠中的應(yīng)用

摘 要：MGC4000系列水輪機(jī)調(diào)速器是精品型雙微機(jī)系列通用調(diào)速器，調(diào)速器由電氣和機(jī)械兩部分組成。MGC4000系列調(diào)速器，采用了高性能雙微機(jī)調(diào)節(jié)器作為控制核心，搭配可靠性高的執(zhí)行元件和最先進(jìn)的主配壓閥，具有測頻精度高、響應(yīng)速度快、靜態(tài)耗油量低和安裝維護(hù)簡便等特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：調(diào)速器；更新改造

中圖分類號：TV734.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）26-0080-02

1 SAFR-2000型水輪機(jī)調(diào)速器存在的問題

（1）調(diào)速器電氣部分相關(guān)的備件廠家已不再生產(chǎn)，發(fā)生故障時無備品可以更換。

（2）調(diào)速器在機(jī)組運(yùn)行中發(fā)生A套主機(jī)故障時，不能保證自動地切換到B套為主機(jī)，反應(yīng)不夠靈敏。

（3）調(diào)速器的電液伺服閥時常發(fā)生線圈發(fā)卡，開焊，環(huán)噴裝置不工作等問題。

2 KZT-150型機(jī)械液壓調(diào)速器存在的問題

（1）采用環(huán)噴式電液轉(zhuǎn)換器靜態(tài)耗油量大，造成油壓裝置壓油泵啟動頻繁，油泵損耗大。

（2）調(diào)速器手/自動切換有擾動，調(diào)速器靜特性，轉(zhuǎn)速死區(qū)，速動性和穩(wěn)定性差。

（3）調(diào)速器的反饋系統(tǒng)復(fù)雜，主要有安裝于接力器上的旋轉(zhuǎn)變壓器，反饋鋼絲繩以及反饋重錘等。

（4）調(diào)速器多次發(fā)生調(diào)速系統(tǒng)的反饋鋼絲繩折斷，造成反饋重錘落地的嚴(yán)重缺陷。直接后果是：

當(dāng)調(diào)速器在手動狀態(tài)下運(yùn)行時，反饋系統(tǒng)失靈，水輪機(jī)導(dǎo)葉達(dá)到全開的狀態(tài)；造成機(jī)組飛逸事故的發(fā)生。

（5）調(diào)速器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，檢修、維護(hù)工作量大。由于調(diào)速器存在許多問題，必然給機(jī)組的安全運(yùn)行帶來極大的隱患。因此，為了避免類似問題的發(fā)生，需要對調(diào)速系統(tǒng)更新改造，徹底解決這些問題。

3 MGC4000系列水輪機(jī)調(diào)速器

MGC4000系列調(diào)速器，是長江三峽能事達(dá)電氣股份有限公司生產(chǎn)的。電氣部分由控制柜及外部傳感元件組成?？刂乒癜ㄓ糜谧詣诱{(diào)節(jié)的雙冗余微機(jī)調(diào)節(jié)器（微機(jī)調(diào)節(jié)器Ⅰ、Ⅱ）、彩色液晶顯示器、交直流電源、轉(zhuǎn)速檢測裝置、按鈕、指示燈、測量顯示儀表及接線端子。

調(diào)速器機(jī)械液壓系統(tǒng)由：雙精濾油器（301LP）、主配壓閥（301DV）、電機(jī)直線位移轉(zhuǎn)（301ET）、緊急停機(jī)電磁閥（303EV）、比例伺服閥（301PV）、手/自動切換閥（301EV）等元件組成。

（1）調(diào)速器取消了環(huán)噴式電液伺服閥，采用比例伺服閥（301PV）、靜態(tài)耗油量大大降低（1.1L/min），壓油裝置壓油泵啟動次數(shù)大大減少。

（2）由于機(jī)調(diào)部分的油管路都集成在一個集成塊內(nèi)，減少了滲漏點(diǎn)，有利于運(yùn)行維護(hù)工作。

（3）調(diào)速器操作方簡便，安全、平穩(wěn)可靠，當(dāng)調(diào)速器處于導(dǎo)葉機(jī)手動運(yùn)行時，通過操作機(jī)調(diào)柜內(nèi)的操作桿即可實現(xiàn)開、關(guān)導(dǎo)葉，實現(xiàn)開停機(jī)及負(fù)荷調(diào)整等工作。

（4）比例閥控制。在自動或電手動工況下，微機(jī)調(diào)節(jié)器給比例伺服閥（301PV）提供電氣信號，比例伺服閥（301PV）的閥芯換位，輸出壓力信號油。當(dāng)來自于比例伺服閥（301PV）的壓力信號油進(jìn)入主配壓閥（301DV）的控制腔時，主配壓閥（301DV）的主活塞向下運(yùn)動打開開機(jī)腔的窗口，接力器向開機(jī)方向運(yùn)動。主配壓閥（301DV）內(nèi)部的直線位移傳感器，將主活塞的位移反饋至比例伺服閥（301PV），這時接力器繼續(xù)開啟。同時，接力器的傳感器也將接力器的實際開度值，反饋至比例伺服閥（301PV），當(dāng)接力器運(yùn)動至設(shè)定值時，主配壓閥（301DV）的活塞回歸中位，接力器停止在設(shè)定開度；同理，當(dāng)主配壓閥（301DV）控制腔的油，通過比例伺服閥（301PV）通回油時，主活塞向上運(yùn)動打開關(guān)機(jī)腔的窗口，接力器向關(guān)機(jī)方向運(yùn)動，運(yùn)動至預(yù)定開度時，傳感器反饋信號，使比例伺服閥（301PV）及主配壓閥（301DV）的活塞都回中位，接力器停止運(yùn)動，保持在某個開度。

（5）MGC4000系列調(diào)速器機(jī)械部分原理框圖。

如液壓系統(tǒng)原理圖所示，來自于供油裝置的主壓力油，分為兩路，一路為操作油，進(jìn)入主配壓閥（301DV）的壓力腔，以及主配壓閥（301DV）的恒壓腔；一路經(jīng)過雙精油濾器（301LP）輸出控制用油。

進(jìn)入主配壓閥（301DV）活塞恒壓腔的壓力油，始終具有推動主活塞向關(guān)閉方向運(yùn)動的力。經(jīng)過雙精濾油器（301LP）的潔凈油，一路依次經(jīng)過比例伺服閥（301PV）、手/自動切換閥（301EV）、緊急停機(jī)電磁閥（303EV）到主配壓閥（301DV）的控制腔。另一路經(jīng)過引導(dǎo)閥、手/自動切換閥（301EV）、緊急停機(jī)電磁閥（303EV）到主配壓閥（301DV）的控制腔。

（6）緊急停機(jī)電磁閥設(shè)置在最靠近主配壓閥（301DV）控制腔的位置，給緊急停機(jī)電磁閥發(fā)出停機(jī)信號，閥芯換位，此時比例伺服閥（301PV）或引導(dǎo)閥的控制油被切斷，同時主配壓閥（301DV）的控制腔通回油，接力器迅速關(guān)機(jī)。調(diào)速器恢復(fù)運(yùn)行時，必須使緊急停機(jī)電磁閥復(fù)歸。緊急停機(jī)閥（303EV）復(fù)歸后，接力器應(yīng)保持在全關(guān)位。

4 調(diào)速器電氣原理概述

4.1 調(diào)速器供電

采用AC220V和DC220V共同供電的方式保證可靠性，電源經(jīng)過整形和隔離濾波后送至開關(guān)電源，整合成DC24V供柜內(nèi)自動化元件使用。散熱、除濕、照明和輔助電源采用交流220V。

4.2 頻率信號采集調(diào)速器用頻率信號來源有三路信號

①取自與機(jī)組大軸同步轉(zhuǎn)動的齒盤測速裝置；②取自機(jī)端PT；③取自系統(tǒng)PT。

4.3 模擬量采集調(diào)

速器使用的水頭、導(dǎo)葉開度等模擬量信號以4～20mA或0～10V的形式直接送至控制器的模擬量輸入模塊，經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換之后作為控制參量。

4.4 離散量采集

調(diào)速器接收的開機(jī)、停機(jī)、增速、降速等操作命令經(jīng)過光隔離之后進(jìn)入控制器的開關(guān)量輸入模塊，經(jīng)過轉(zhuǎn)換之后作為控制指令。

4.5 模擬量輸出

調(diào)速器內(nèi)部使用的參量，經(jīng)過DA轉(zhuǎn)換后通過模擬量輸出模塊，送至面板上的表計顯示或者其它設(shè)備，以表示調(diào)速器當(dāng)前的狀態(tài)。

4.6 離散量輸出

調(diào)速器需要輸出的信號，經(jīng)過控制器離散量輸出模塊，送至輸出功能板，驅(qū)動外圍的指示燈或電磁閥等完成信號輸出。

4.7 執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制

調(diào)速器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)為電-液/電-機(jī)轉(zhuǎn)換器，控制器輸出特定的信號至這些器件，以驅(qū)動主配壓閥，操作接力器開關(guān)。

5 電調(diào)柜面板控制說明

（1）MGC系列調(diào)速器的工作方式分為三種：即水輪機(jī)葉機(jī)手動、導(dǎo)葉電手動和導(dǎo)葉自動三種工作方式。

（2）當(dāng)水輪機(jī)葉機(jī)手動時，通過操作機(jī)調(diào)柜內(nèi)的操作桿即可實現(xiàn)開、關(guān)導(dǎo)葉，實現(xiàn)開停機(jī)及負(fù)荷調(diào)整等工作。

（3）當(dāng)水輪機(jī)葉電手動時，通過操作機(jī)調(diào)柜上的增加/減少旋鈕，即可實現(xiàn)開、關(guān)導(dǎo)葉。每次增加/減少的導(dǎo)葉開度數(shù)為0.3個開度，可以實現(xiàn)平穩(wěn)開關(guān)導(dǎo)葉，實現(xiàn)無波動操作。

（4）當(dāng)水輪機(jī)葉自動時，通過遠(yuǎn)方操作增加/減少旋鈕現(xiàn)開、關(guān)導(dǎo)葉，從而實現(xiàn)機(jī)組增減負(fù)荷的調(diào)整。

（5）MGC系列調(diào)速器的最大優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)調(diào)速器處于自動運(yùn)行的狀態(tài)下，發(fā)生電氣部分全部失去電源時，電調(diào)內(nèi)部的數(shù)據(jù)不會完全消失，自動保存原來的數(shù)據(jù)。

（6）當(dāng)調(diào)速器發(fā)生嚴(yán)重的故障時，電調(diào)部分會自動地由A套主用切換到B套作為主用，同時發(fā)生故障的A套會自動地切換到導(dǎo)葉機(jī)手動，從而避免了兩套同時發(fā)生故障時，機(jī)組出現(xiàn)溜負(fù)荷的情況。

6 結(jié)束語

MGC4000系列水輪機(jī)調(diào)速器是一種依靠于比例伺服閥實現(xiàn)精確控制的調(diào)速液壓系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡單，操作安全、穩(wěn)定、可靠。與電氣柜的配合適當(dāng)，適用于大中型水輪機(jī)的自動控制與調(diào)節(jié)。

參考文獻(xiàn)

[1]長江三峽能事達(dá)電氣股份有限公司.MGC4000系列調(diào)速器用戶手冊.2013（7）.

[2]白山發(fā)電廠設(shè)備圖紙方案等.

收稿日期：2018-8-6