[摘要] 都平电厂调速器型号为SKDST-100电液双调，运行多年来，电液转换器经常卡阻，调速器没法稳定运行，并网坚苦，不能孤网和自带厂用电运行，常需切至手动调理，遇甩负荷时易泛起机组过速。为解决这些问题，提高机组平安，对换速器进行了改造。图1幅。[要害词] 调速器改造步进机电两段关闭1电厂概况都平电厂位于广东省封开县境内西江一级支流贺江上，是贺江电力成长公司在贺江上开发的3个梯级电站的级电站，装机容量2×15MW，灯泡贯流转桨式机组；调速器为天津水电控制装备厂制造，型号为SKDST—100电液双调。2改造缘由及需要性调速器在多年运行中发现存在下列问题：稳定性差、死区年夜、调理活络度低；电气元件易老化、寿命短、故障率高；机械液压系统结构复杂、维护量年夜、靠得住性差。电液转换器经常泛起卡阻，正常运行中有时泛起溜负荷；开限机构在开停机时有时没法自动打开或关闭；机械协联机构常因桨叶启动阀和联锁阀卡阻而没法动作；桨叶机械协联机构凸轮不准确，效率低，常需工钱手动调整；并网难且时间太长，有时甚至没法并网。都平电厂水库为日调理，机组开停机和出力调理较为频仍，在机组并网时调速器经常要切至手动调理方可并上网。电厂处于电网结尾，只有一回110kV出线，在雷雨季节系统线路跳闸频仍；因电液转换器卡滞，机组甩负荷泛起过速而致事故配阀动作停机。由于当地电网结构很是亏弱，有时需要单机孤网运行，另外在线路跳闸或检修时，还需自带厂用电运行，而调速器只有空载和年夜网2种调理参数，在孤网和带厂用电运行时电液转换器和机械液压系统抽动现象严重，调理过于频仍，不能稳定运行。以上问题已影响水轮发机电组平安和稳定运行，另外为配合本厂常规控制改造为水科院的H9000计较机监控系统及知足从此“少人值班”的运行要求，决议对换速器进行改造。3新调速器主要技术特点及调速器的改造在更换新的调速器之前，我们前后曾对SKDST—100电液调速器作出过改良；如将原调速器的220VDC操作回路改造为24V回路，因220V继电器线圈匝数多，发烧量年夜，长时间运行易泛起线圈烧毁和接点粘滞，致使调速器拒动。电液转换器存在卡阻现象，为避免机组甩负荷泛起过速，又对开限机构作了改良，增加另外一回路，在机组甩负荷发机电开关跳闸时，由断路器辅助接点控制开限机电将开限机构关至起动开度位置以避免机组过速。定期过滤压油槽操作油、清洗电液转换器前一二级滤网，以保证供给电液转换器油的清洁度。调速器运行情况虽有一定的好转，但溜负荷、并网难、调理时负荷波动较年夜等现象未有完全改善。为完全解决调速系统存在的问题和保证机组的平安运行，需更换新型的调速器。在认真研究以后，选用了国内运用较为普遍和成熟的PLC步进机电型调速器，型号为TDBWST—100(天津电传研究所制造)。TDBWST步进机电PLC调速器主要具有以下的功能及特点：1)采用日本三菱公司FX2N系列PLC，平均无故障时间达30万h。2)采用步进机电凸轮装配取代电液转换器，速动性好，无磨损，不发卡，免维护。3)采用自动数字协联，快速、准确。4)自动开机时，机组频率自动跟踪电网频率，机组启动并网快速、平稳、准确。电网盯故障时，自动切换至跟踪频率给定，连结机组正常运行。5)故障时，自动切换至故障屏，在线显示故障类型，并能记实各类故障的发生时间、复回时间及故障缘由以供用户查阅。6)频率旌旗灯号消失机，连结机组原运行工况，即导叶及桨叶接力器位置不变。调速器要害机电旌旗灯号转换部件采用步进机电—凸轮传动装配取代电液转换器，这类不用油的机电转换元件解决了原电液转换器抗油污能力差、易卡阻之弊端(见图1)。如图，上部为步进机电、编码器和凸轮组成的传念头构；下部为指导阀；经由过程针塞的上下移动，控制主配压阀活塞的移动，使接力器开关。针塞的移动则由步进机电带动凸轮来实现。指导阀针塞在弹簧力的作用下，使针塞上叉头的轴承始终与凸轮接触。调速器自动运行，当有开向旌旗灯号时，步进机电带动凸轮顺时针转动，指导阀针塞在弹簧力的作用下随凸轮半径的削减而向上移动，将活塞的控制腔与排油腔连通，活塞在恒压腔压力的作用下向上移动，主配压阀内的压力油进进接力器开机腔，使导叶接力器向开机标的目的移动。反之，当步进机电接遭到关向旌旗灯号时，步进机电带动凸轮逆时针转动，指导阀针塞在步进机电的作用下随凸轮半径的增加而向下移动，经由过程指导阀使压力油腔进进活塞的控制腔，在差压力的作用下，活塞向下移动，使主配压阀内的压力油进进接力器关闭腔，使接力器向关机标的目的移动。同时，位电转换传感器(旋转变压器)实时将模拟量经A/D转换送到PLC调理器中与计较的PID输出值进行比力，当接力器移动到给定位置，即PLC调理器输出值与位电反馈值相加为零，步进机电和指导阀针塞回到中心位置(图示位置)，导叶接力器遏制移动。桨叶部门步进机电—凸轮传动装配的工作原理与导叶不异。在改造调速器时，斟酌原主配压阀的加工工艺、材料和多年来运行的机械磨损，在机械液压系统方面只保留了原来主配压阀阀体，更换了活塞、衬套、传动反馈机构、两段关闭等，节省部门投资和工期。在调速器正式投运前，按国家尺度进行了调整及静、动态特征实验：开停机回路、并网解列、增减负荷、事故停机、手自动切换、系统稳定、静特征及转速死区、协联曲线测定、空载扰动、机组频率摆动、甩负荷等一系列实验。在做甩负荷实验时，划分带上25％、50％、75％、100％额定负荷，依次将其甩失落，由实验仪记实动态过渡进程。甩25％额定负荷后，导叶接力器不动时间知足Tq为0.18s；甩100％额定负荷后，从接力器第1次向开启标的目的移动起，到机组转速摆动值不跨越±0.5％额定转速为止所履历的时间为30s。各项指标到达国家尺度“水轮机调速器与油压装配技术条件GB9652.1-1997”。另外新调速器能自动识别电网性质，并自动顺应电站的各类非凡运行方式，保证单机孤网和自带厂用电运行时的稳定。改造后的调速器投进正常运行2a以来，运行情况优秀，不单解决了原来旧调速系统一系列的问题，知足了机组平安运行的要求，而且更顺应电厂自动化的需要，为电厂实现“少人值班”缔造了条件条件。4改造总结调速器改造整体来说比力成功，也有一些方面值得商讨和改良。调速器的机电旌旗灯号转换装配为步进机电—凸轮传动装配，其中要害是步进机电，但步进机电也存在一些错误谬误：低速时易泛起低频共振；输出力矩随转速升高而下降；不具有过载能力。交流伺服机电在控制方式和直流机电相似均为脉冲串和标的目的旌旗灯号，但性能上有很年夜区分；交流伺服机电在控制精度、低频特征、矩频特征、过载能力、运行性能及速度响应上均优于步进机电，又不存在直流伺服机电电刷和换向器磨擦发生火花的错误谬误，交流伺服机电正慢慢在调速器上获得运用。将步进机电的机械旋转角度旌旗灯号变换为位移旌旗灯号一般有3种方式：1)凸轮渐开线方式；2)步进液压缸方式；3)滚珠丝杆方式。其中凸轮渐开线方式和步进液压缸方式组成的机电旌旗灯号转换环节，均无优秀的“复中”特征，必需设置中心反馈环节，系统组成较复杂。以滚珠丝杆方式组成的步进式电液转换机构，具有自动“复中”能力，在电气旌旗灯号消失机，能靠得住使液压系统自动回复到中心位置。都平电厂调速器机电旌旗灯号转换方式为凸轮渐开线方式，在工作电源消失后其输出将连结在原来的位置，只要是不回到中位，都将致使调速器接力器全开或全关的事故，这也是水电站自动控制系统中的一个不成轻忽的隐患。都平电厂在斟酌调速器的工作电源时就采用了2套高性能的开关电源互为热备用，每套开关电源均采用交直流两路输进，以确保电源的靠得住性；而导叶桨叶位移反馈旌旗灯号则采用反馈轴带动无触点旋转变压器，保证反馈旌旗灯号的正常、切确。都平电厂新的调速器的两段关闭机构设置在调速器机柜内，在接力器关闭进程中，经由过程反馈钢丝绳和反馈轴带动扇形轮转动；当扇形轮上的凸轮转到拐点位置时，凸轮推动两段关闭指导阀针塞移动，压力油经由过程指导阀进进两段关闭节省阀使节省阀活塞向主配中心移动，削减关闭节省口面积使接力器移动速度减缓，实现两段关闭。事故配压装在调速器和接力器之间的管道上，这就发生了另外一个矛盾；若调速器故障或主配拒动，此时机组过速，事故配压阀动作，两段关闭装配将不起作用，导叶快速关闭，由此可能发生严重的反水锤，对机组造成较年夜的危险，是机组的一个隐患，需进一步改良。今朝国内年夜大都水轮机调速器，多以PLC为焦点。PCC(可编程计较机控制器)在调理领域的运用代表一种全新控制理念，PCC既具有PLC的尺度控制功能(靠得住性高、易扩大)，又具有工业计较机的系统功能(运算能力强、当令性好、编程利便等特点)，能利便地处置开关量，模拟量，进行回路调理，并能用语言编程，具有年夜型机的分析运算能力。选用PCC作为调速器的控制焦点也是水轮机调速器工控领域成长标的目的。5竣事语水轮机调速器是水电站自动调理中重要的一个环节，在调速器选型时应具体斟酌现实情况来选用合适类型的调速器，实现机组平安稳定运行。随着计较机技术和现代液压技术的成长，水轮机调速器更新换代将进一步加速；微机运算速度快、容量增年夜，为扩大调速器的功能提供可能，液压行业、机械电子行业、自控领域的新技术在调速器中获得了进一步运用，调速器的性能将获得极年夜的提高，功能将越来越完善、运行将加倍平安靠得住。