大藤峽水力發(fā)電廠8號機(jī)組調(diào)速器特性試驗(yàn)

程俊才，朱 濤，郝慧賢，藍(lán)曉丹

（廣西大藤峽水利樞紐開發(fā)有限責(zé)任公司，廣西 南寧 537226）

1 引言

大藤峽水力發(fā)電廠水輪發(fā)電機(jī)組目前是國內(nèi)單機(jī)容量最大的軸流轉(zhuǎn)槳式機(jī)組，其電廠在廣西電網(wǎng)中承擔(dān)發(fā)電和調(diào)峰任務(wù)。調(diào)速器采用雙比例伺服閥控制的雙微機(jī)調(diào)速器，具有大網(wǎng)、孤網(wǎng)開度調(diào)節(jié)模式、功率調(diào)節(jié)、狀態(tài)報(bào)警功能，設(shè)有正常開停機(jī)、緊急停機(jī)、伺服切換、事故停機(jī)等控制方式。

調(diào)速器作為水電廠重要的控制設(shè)備，對電力系統(tǒng)穩(wěn)定頻率、平衡負(fù)荷有著重要作用，所以為保證機(jī)組正常穩(wěn)定并網(wǎng)，對調(diào)速器進(jìn)行特性試驗(yàn)是必要的[1]。

2 機(jī)組及調(diào)速器基本參數(shù)

大藤峽水力發(fā)電廠8號機(jī)組主要設(shè)備參數(shù)見表1～ 表3[2]。

表1 水輪發(fā)電機(jī)組

表3 調(diào)速器技術(shù)參數(shù)范圍

3 調(diào)速器靜態(tài)調(diào)試

3.1 靜態(tài)調(diào)試安措措施

（1）進(jìn)水口閘門在“全關(guān)”位置；

（2）尾水管閘門在“全關(guān)”位置；

（3）接力器鎖定退出；

（4）需要開關(guān)導(dǎo)葉時(shí)，確保水車室、蝸殼內(nèi)無人工作，并確保專人監(jiān)護(hù)。

3.2 控制柜上電前檢查

控制柜上電前檢查是檢查控制回路的完好性、正確性，對減少錯誤及事故的發(fā)生，保護(hù)設(shè)備及人身安全有著重要作用。

表2 調(diào)速器液壓控制參數(shù)

試驗(yàn)方法及步驟：

控制柜上電前斷開PCC的電源模塊、觸摸屏、功率變送器等所有用電器的電源，用萬用表測量電源輸入端子的交流、直流兩路電壓值，電源電壓無誤后合上控制柜交流、直流兩路空開，再測量柜內(nèi)元器件電源端子是否在額定電壓范圍內(nèi)，測得各電源端子電壓無誤后斷開電源輸入端子的交流、直流兩路電源并合上PCC電源模塊等所有用電器的電源，再合上柜內(nèi)所有空開，檢查各元器件的運(yùn)行狀態(tài)是否正常[3]。

3.3 導(dǎo)葉、槳葉定位試驗(yàn)

定位試驗(yàn)窗口界面見圖1，該窗口主要是對模擬量采樣通道的碼值進(jìn)行標(biāo)定，保證機(jī)組在穩(wěn)定的工況下運(yùn)行。

圖1 定位試驗(yàn)窗口

試驗(yàn)方法及步驟：

（1）輸入密碼進(jìn)入調(diào)速器電氣柜設(shè)置窗口，在設(shè)置窗點(diǎn)擊A、B套下的模式切換按鈕，使A、B套進(jìn)入調(diào)試模式；

（2）點(diǎn)擊首頁的系統(tǒng)無水試驗(yàn)窗口并進(jìn)入定位試驗(yàn)界面；

（3）液壓調(diào)節(jié)柜手自動切換把手切換到手動，手動增加導(dǎo)葉開度使導(dǎo)葉全開，當(dāng)導(dǎo)葉采樣碼值穩(wěn)定后分別記錄A、B兩套的導(dǎo)葉采樣最大值，輸入A、B套全開定位對話框；

（4）手動減小導(dǎo)葉開度使導(dǎo)葉全關(guān)，當(dāng)導(dǎo)葉采樣碼值穩(wěn)定后分別記錄A、B兩套的導(dǎo)葉采樣最小值，輸入A、B套全關(guān)定位對話框，并點(diǎn)擊參數(shù)寫入按鈕[4]。

大藤峽水力發(fā)電廠作為軸流轉(zhuǎn)槳式機(jī)組，其槳葉的定位和導(dǎo)葉定位方法相同。

3.4 開關(guān)機(jī)時(shí)間整定

機(jī)組的關(guān)機(jī)時(shí)間對轉(zhuǎn)速上升率和蝸殼最高壓力有重要影響，為滿足兩者在合理的范圍內(nèi)，設(shè)置合理的開停機(jī)時(shí)間至關(guān)重要。大藤峽水力發(fā)電廠機(jī)組采用兩段關(guān)閉裝置，分段拐點(diǎn)為導(dǎo)葉開度的30%，第一段關(guān)機(jī)時(shí)間為8.4 s、第二段關(guān)機(jī)時(shí)間為12 s。作為世界上單機(jī)容量最大的軸流轉(zhuǎn)槳式機(jī)組，因轉(zhuǎn)動慣量大，為保證機(jī)組可控，機(jī)械開機(jī)時(shí)間設(shè)置為28.8 s。開關(guān)機(jī)曲線見圖2：

圖2 開關(guān)機(jī)時(shí)間曲線

試驗(yàn)方法及步驟：

（1）輸入密碼進(jìn)入調(diào)速器電氣柜設(shè)置窗口，在設(shè)置窗點(diǎn)擊A、B套下的模式切換按鈕，使A、B套進(jìn)入調(diào)試模式；

（2）點(diǎn)擊首頁的系統(tǒng)無水試驗(yàn)窗口并進(jìn)入導(dǎo)葉副環(huán)界面，連接專業(yè)儀器錄波；

（3）液壓調(diào)節(jié)柜導(dǎo)葉手自動切換把手切換到自動；

（4）在導(dǎo)葉副環(huán)窗口，導(dǎo)葉給定對話框中輸入100%的開度，測得25%開度到75%開度的時(shí)間乘以2作為開機(jī)時(shí)間；

（5）導(dǎo)葉給定對話框中輸入0%的開度，測得85%開度到35%開度的時(shí)間乘以2作為第一段總關(guān)機(jī)時(shí)間，測得25%開度到5%開度的時(shí)間乘以5作為第二段總關(guān)機(jī)時(shí)間；

（6）如果開關(guān)機(jī)時(shí)間不符合要求，則需要調(diào)整主配壓閥的開關(guān)機(jī)時(shí)間螺母[4]。

3.5 導(dǎo)葉、槳葉副環(huán)試驗(yàn)

副環(huán)試驗(yàn)的目的是通過觀察導(dǎo)葉和槳葉的波形來確定試驗(yàn)窗口中的比例增益和積分死區(qū)兩個(gè)參數(shù)，通過選擇合適的參數(shù)使導(dǎo)葉、槳葉動作更加穩(wěn)定[3]。副環(huán)擾動試驗(yàn)窗口界面見圖3：

圖3 副環(huán)擾動試驗(yàn)窗口

試驗(yàn)方法及步驟：

（1）輸入密碼進(jìn)入調(diào)速器電氣柜設(shè)置窗口，在設(shè)置窗點(diǎn)擊A、B套下的模式切換按鈕，使A、B套進(jìn)入調(diào)試模式；

（2）點(diǎn)擊首頁的系統(tǒng)無水試驗(yàn)窗口并進(jìn)入導(dǎo)葉副環(huán)界面；

（3）液壓調(diào)節(jié)柜導(dǎo)葉手自動切換把手切換到自動；

（4）輸入不同的導(dǎo)葉階躍（導(dǎo)葉給定），觀察觸摸屏界面的錄波曲線，不斷選取不同的比例增益和積分死區(qū)使曲線更加平穩(wěn)，滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

3.6 調(diào)速系統(tǒng)的靜特性試驗(yàn)

調(diào)速系統(tǒng)的靜特性曲線是指機(jī)組在平衡狀態(tài)下，機(jī)組的轉(zhuǎn)速n與接力器行程y之間的關(guān)系，即y=f（n）[5]。

3.6.1 機(jī)組調(diào)速器系統(tǒng)靜特性試驗(yàn)的意義

調(diào)速器系統(tǒng)靜特性試驗(yàn)可以驗(yàn)證機(jī)組永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)的準(zhǔn)確性和調(diào)速器系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速死區(qū)。它反映了調(diào)速器的綜合性能, 關(guān)系到機(jī)組能否安全穩(wěn)定的運(yùn)行。

3.6.2 調(diào)速器靜特性試驗(yàn)的技術(shù)要求

水輪發(fā)電機(jī)組調(diào)速器系統(tǒng)的靜特性試驗(yàn)根據(jù)GB/T 9652.1-2019《水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)技術(shù)條件》有如下技術(shù)要求：

（1）對調(diào)速器靜特性曲線應(yīng)近似為直線；

（2）在永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)Bp=4%時(shí)，測至主接力器的轉(zhuǎn)速死區(qū)ix不超過0.02%，在和水輪機(jī)靜止及輸入轉(zhuǎn)速信號恒定的條件下，導(dǎo)葉開度幅度穩(wěn)定在不超過0.1%。

3.6.3 試驗(yàn)方法及步驟

（1）試驗(yàn)前給調(diào)速器電氣控制柜的Bp值進(jìn)行修改，并檢查調(diào)速器在自動狀態(tài)；

（2）短接發(fā)電機(jī)出口斷路器開關(guān)接點(diǎn)，模擬機(jī)組大網(wǎng)發(fā)電態(tài)，一次調(diào)頻功能投入；

（3）甩開機(jī)組頻輸入接線并用絕緣膠帶包裹，把水輪機(jī)調(diào)速器試驗(yàn)儀的頻率發(fā)生器接到機(jī)組頻輸入端子；

（4）把水輪機(jī)調(diào)速器試驗(yàn)儀的導(dǎo)葉開度串接到調(diào)速器電氣控制柜的導(dǎo)葉開度反饋端子上；

（5）由儀器自動發(fā)頻進(jìn)行試驗(yàn)并錄波或在靜特性試驗(yàn)界面逐步減小頻率反饋?zhàn)尳恿ζ骶徛龔年P(guān)方向移向開方向，在動作過程中錄取導(dǎo)葉開度和機(jī)組頻率曲線；動作到位后再反方向增加頻率反饋并記錄當(dāng)前頻率和導(dǎo)葉開度。分別做伺服閥1和伺服閥2主用時(shí)的靜特性試驗(yàn)。

（6）試驗(yàn)后，計(jì)算轉(zhuǎn)速死區(qū)、開方向線性度誤差、關(guān)方向線性度誤差和永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)是否均符合國標(biāo)中的要求。靜特性曲線見圖4：

圖4 靜特性曲線

4 結(jié)語

本組經(jīng)過機(jī)組調(diào)速器系統(tǒng)安裝、調(diào)試、試驗(yàn)三個(gè)階段的學(xué)習(xí)，對調(diào)速器系統(tǒng)有了進(jìn)一步的認(rèn)識。經(jīng)過全過程的跟蹤也對日后的消缺能力有了實(shí)質(zhì)上的提升，機(jī)組在調(diào)試階段試驗(yàn)項(xiàng)目越詳細(xì)，對日后機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行越有保障。最后感謝在機(jī)組調(diào)試期間各位師傅和同事的無私幫助和指導(dǎo)。