淺談淮安抽水一站勵磁系統(tǒng)改造

【摘要】淮安一站勵磁裝置自2001年加固改造至現(xiàn)在經(jīng)過長時間運行后存在部分器件老化、性能下降等問題；現(xiàn)將原裝置改造為WKLF102型勵磁裝置，勵磁系統(tǒng)改造后裝置要求可靠性高、具備完善的故障錄波、事件記錄分析等功能，以確保工程安全運行。

【關(guān)鍵詞】勵磁系統(tǒng)；改造；實現(xiàn)功能

1、工程基本情況

淮安抽水一站位于京杭大運河和蘇北灌溉總渠的交匯處，是一座排灌結(jié)合的大型江水北調(diào)第二梯級站，它是淮安抽水樞紐工程的一個重要組成部分。本站與淮安抽水二站共同擔(dān)負(fù)白馬湖地區(qū)70萬畝農(nóng)田的排澇及渠北地區(qū)200萬畝農(nóng)田的灌溉用水和該地區(qū)的工業(yè)、航運、城鄉(xiāng)人民生活用水的任務(wù)。

淮安抽水一站建成于1974年3月，2001年5月22日至2002年8月1日進(jìn)行了更新改造。安裝1750ZLQ-11.2-5.3型立式全調(diào)節(jié)軸流泵8臺，設(shè)計總流量為89.6m3/s，設(shè)計揚(yáng)程4.89m，配套TL1000-24/2150型立式同步電機(jī)，總裝機(jī)容量為8000kw。

2、存在問題及處理措施

淮安一站W(wǎng)KLF11D型勵磁裝置自2001年加固改造至現(xiàn)在經(jīng)過長時間運行后存在部分器件老化、性能下降、元器件采購困難、周期長等問題，且不具備故障錄波和事件記錄等功能；現(xiàn)將原裝置改造為WKLF102型勵磁裝置，改造后的勵磁裝置要求可靠性高、具備完善的故障錄波、事件記錄分析等功能，以確保工程安全運行。

3、改造后實現(xiàn)功能

此次改造利用原有WKLF11D型勵磁裝置部分元器件：勵磁變壓器、主回路空氣開關(guān)、啟動二極管、快熔、指熔、熔芯等；施工方在廠內(nèi)將WKLF102型勵磁裝置完全生產(chǎn)檢驗好后，將以上現(xiàn)場可以利用的元器件拆除；在現(xiàn)場移除原WKLF11D勵磁柜，將102勵磁柜安裝就位在原位置，將現(xiàn)場可利用元器件安裝好；現(xiàn)場靜態(tài)調(diào)試WKLF102型勵磁柜并做聯(lián)動試驗。改造后的勵磁系統(tǒng)有以下主要技術(shù)特點：

3.1、采用具有超大規(guī)模集成度的32位嵌入式DSP處理器做為核心控制單元，主時鐘頻率為150MHz；勵磁調(diào)節(jié)器具有超強(qiáng)的數(shù)字信號處理能力。

3.2、16通道模擬量采集均為每周期（每20毫秒）128點高速交流直接采樣，并通過快速傅立葉變換（FFT）計算各電參數(shù)基波參數(shù)值，信號測量不受工業(yè)現(xiàn)場干擾影響。

3.3、采用DSP、CPLD等超大規(guī)模集成電路，最大限度的減少硬件設(shè)計（即硬件功能的軟件化設(shè)計），主控制線路板采用6層板結(jié)構(gòu)，全面的表面貼裝工藝。

3.4、起動無脈振、投勵無沖擊。電機(jī)異步起動過程起動電阻正、負(fù)半波可靠對稱接入，電機(jī)加速平穩(wěn)，能迅速準(zhǔn)確按整定參數(shù)捕捉到滑差，實現(xiàn)投全壓控制和反極性末尾準(zhǔn)角投勵；設(shè)有零壓計時投勵環(huán)節(jié)，確保在電機(jī)輕載起動時可靠投勵?？蓾M足電動機(jī)降壓和全壓起動要求。

3.5、全新的可控硅同步觸發(fā)控制方式，同步信號取自勵磁變壓器二次側(cè)，三相線電壓互為冗余，任意一相斷線不影響裝置運行。在不附加任何相移的前提下保證觸發(fā)脈沖與勵磁電源同步，對勵磁電源相序及變壓器的連接組別不作要求。

3.6、具有失步保護(hù)及不減載自動再整步功能。當(dāng)擾動超過同步電機(jī)同步能力極限而失步時，該裝置能迅速檢測到并采取可靠技術(shù)措施，使同步機(jī)自動恢復(fù)再整步，保持連續(xù)運行。在出現(xiàn)受同步電機(jī)自身等條件限制導(dǎo)致再整步不成功時，裝置能可靠跳閘停機(jī)。

3.7、 完備的事件記錄功能。能準(zhǔn)確記錄勵磁裝置的每一次就地或遠(yuǎn)方操作、裝置的瞬時或永久故障信息、輸入輸出接點量及內(nèi)部狀態(tài)變位等信息，可記錄最新發(fā)生的1500多條事件信息，掉電不丟失。

3.8、 功能強(qiáng)大的內(nèi)置錄波器。勵磁調(diào)節(jié)器內(nèi)部配置有可同時錄制兩路模擬量和八路接點量的錄波器；最大錄波分辯率為每周期（每20毫秒）128點，最大錄波時長為76秒，在錄波時長內(nèi)可任意配置錄波追憶時間；兩路模擬量可根據(jù)需要選擇配置為調(diào)節(jié)器采集的所有模擬通道中的任意兩個通道；錄波器可手動觸發(fā)或自動觸發(fā)，配合Excitrol_soft軟件包中的波形分析分析功能很方便的實現(xiàn)波形分析、存儲、打印等。（前面的波形圖均為內(nèi)置錄波器錄制）

3.9、雙調(diào)節(jié)器配置（WKLF-102）時雙機(jī)熱備用功能。雙套調(diào)節(jié)器通過CAN通訊電纜連接，分主、備機(jī)運行，雙套調(diào)節(jié)器軟、硬件完全獨立，備機(jī)自動跟蹤主機(jī)運行狀況；雙機(jī)均正常時可操作手動切換任意指定主機(jī)通道，在主機(jī)發(fā)生軟、硬件故障，電源故障，調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)、限制失效等故障且故障等級惡劣于備機(jī)時（設(shè)有故障自動切換優(yōu)先級控制器），自動無抖動切換至備用通道；若備機(jī)同時發(fā)生更嚴(yán)重故障則在非致命故障條件下自動動轉(zhuǎn)入手動模式或開環(huán)保守模式運行，致命故障動作于跳閘停機(jī)。

3.10、全面的電參數(shù)測量顯示功能。可測量顯示的電參數(shù)包括：勵磁電流、勵磁電壓、定子三相線電壓、定子電流、電網(wǎng)頻率、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、可控硅觸發(fā)導(dǎo)前角、電機(jī)起動時間、累計運行時間、調(diào)節(jié)器環(huán)境溫度等。

4、結(jié)論

機(jī)械設(shè)備使用的前提和基礎(chǔ)是設(shè)備日常的維護(hù)和保養(yǎng)。WKLF-102型勵磁裝置完全能適應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境的要求，但環(huán)境條件對設(shè)備的壽命及連續(xù)運行的可靠性仍有直接影響。環(huán)境溫度過高會導(dǎo)致元器件加速老化，進(jìn)而降低元件的使用壽命；如現(xiàn)場條件允許，應(yīng)盡可能將環(huán)境溫度控制在40℃以下。同時勵磁系統(tǒng)也需定期維護(hù)：⑴、清除調(diào)節(jié)器上端面及其他部件表面塵土，保持裝置的清潔；⑵、焊點及各接線端子的檢查， 對有腐蝕和繡蝕部分進(jìn)行處理；⑶、緊固一遍接線螺絲和螺栓；⑷、灰塵嚴(yán)重的場所，需要勵磁調(diào)節(jié)器定期做除塵處理；⑸、空氣開關(guān)主觸頭輔助接點接觸的良好性；⑹、與勵磁裝置相關(guān)設(shè)備聯(lián)鎖動作的可靠性。所以日常的保養(yǎng)就顯得尤其重要了，保養(yǎng)可以維持設(shè)備良好工況，延長設(shè)備使用壽命。