淺析珊溪電廠3號(hào)機(jī)調(diào)速器改造

1、淺析珊溪電廠3號(hào)機(jī)調(diào)速器改造論文摘要：隨著水力發(fā)電廠微機(jī)調(diào)速器運(yùn)行年限的增加，存在負(fù)荷變化反響緩慢，調(diào)節(jié)不靈敏，并網(wǎng)過(guò)程時(shí)間長(zhǎng)等缺陷，不能滿足平安生產(chǎn)要求，因此需要進(jìn)行改造。本文詳細(xì)介紹了調(diào)速器的原理和改造過(guò)程要點(diǎn)，以及調(diào)速器投運(yùn)前的相關(guān)試驗(yàn)。論文關(guān)鍵詞：調(diào)速器,系統(tǒng)改造,試驗(yàn)一、概況珊溪水力發(fā)電廠位于浙江省文成縣境內(nèi)的飛云江上。電廠以發(fā)電為主，兼有灌溉、供水、防洪、航運(yùn)、旅游等綜合社會(huì)效益。電廠裝有四臺(tái)50MW的混流式發(fā)電機(jī)組，電廠年平均發(fā)電量3.55億千瓦時(shí)，由220千伏系統(tǒng)接入華東電網(wǎng)。電廠原調(diào)速器為武漢事達(dá)電氣生產(chǎn)的BWT-100型步進(jìn)式可編程微機(jī)調(diào)速器，從2000年開(kāi)始運(yùn)行至今。經(jīng)過(guò)

2、多年運(yùn)行，該型號(hào)調(diào)速器存在設(shè)備老化、缺陷增多、可靠性降低，不能滿足一次調(diào)頻功能要求等問(wèn)題，因此珊溪電廠決定在2021年3號(hào)機(jī)組大修期間對(duì)調(diào)速器進(jìn)行改造，最終選定的調(diào)速器為長(zhǎng)江三峽能事達(dá)電氣股份生產(chǎn)的DFWT-100-4.0伺服電機(jī)微機(jī)調(diào)速器。二、DFWT-100-4.0型調(diào)速器結(jié)構(gòu)及原理簡(jiǎn)介DFWT-100-4.0型調(diào)速器電氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中以法國(guó)施奈德MODICONM340可編程控制器為核心接收不同的采集信號(hào)與電氣反響信號(hào)并進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算處理和流程分析，送出的連續(xù)的模擬量控制信號(hào)通過(guò)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器送到電液轉(zhuǎn)換器進(jìn)行控制。可編程控制器可以和調(diào)速器人機(jī)界面和LCU進(jìn)行通訊和數(shù)據(jù)交換。機(jī)械局部以有自主知識(shí)

3、產(chǎn)權(quán)的伺服電機(jī)式無(wú)油電液轉(zhuǎn)換器為主體，機(jī)械液壓系統(tǒng)主要由電機(jī)、無(wú)油電轉(zhuǎn)、引導(dǎo)閥、緊急停機(jī)閥復(fù)歸閥、主配壓閥和導(dǎo)葉反響傳感器組成。其原理如框圖1所示：圖1控制器輸出模擬量給伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器控制輸出為3相交流電壓使交流伺服電機(jī)產(chǎn)生額定轉(zhuǎn)矩為22kgf-cm的角位移，此角位移經(jīng)伺服電機(jī)上的編碼器反響給驅(qū)動(dòng)器，使伺服電機(jī)的角位移與驅(qū)動(dòng)器的輸入信號(hào)成比例，與此同時(shí)通過(guò)滾珠絲桿傳動(dòng)副轉(zhuǎn)換為直線位移，經(jīng)引導(dǎo)閥和主配壓閥，產(chǎn)生足夠的液壓操作力，控制接力器來(lái)調(diào)節(jié)水輪機(jī)的導(dǎo)葉開(kāi)度(輪葉開(kāi)度)。主接力器的位移經(jīng)電氣反響裝置轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，它與PID調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)綜合后送至驅(qū)動(dòng)器。當(dāng)電機(jī)順時(shí)針(或手柄逆時(shí)針)轉(zhuǎn)動(dòng)

4、時(shí)，直線位移轉(zhuǎn)換器的輸出桿上移，高于零位，引導(dǎo)閥針塞向上移動(dòng)，驅(qū)動(dòng)主配壓閥活塞向上，接力器向關(guān)方向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)電機(jī)逆時(shí)針(或手柄順時(shí)針)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，直線位移轉(zhuǎn)換器的輸出桿下移，低于零位，引導(dǎo)閥針塞向下移動(dòng)，驅(qū)動(dòng)主配壓閥活塞向下，接力器向開(kāi)方向運(yùn)動(dòng)。三、改造過(guò)程要點(diǎn)珊溪電廠3號(hào)機(jī)改造是在3號(hào)機(jī)大修期間進(jìn)行的，時(shí)間為二個(gè)月。時(shí)間比擬充裕，電廠技術(shù)人員在對(duì)新設(shè)備進(jìn)行充分了解的根底上，進(jìn)行了細(xì)致的準(zhǔn)備工作后再施工，使這次改造順利完成。改造過(guò)程中，筆者認(rèn)為有以下幾個(gè)要點(diǎn)：1、原電氣柜撤除前，應(yīng)切除電氣柜里的各種電源。驗(yàn)電后才能開(kāi)展工作。有些特殊電纜如電網(wǎng)頻率采集電纜，由于PT是接在單元母線上，就要和運(yùn)行人員聯(lián)系

5、好，把單元母線停下來(lái)做好平安措施后再撤除。2、對(duì)原電纜做到每根電纜都確定它的作用和去向并做好記號(hào)后再撤除。3、對(duì)新增電纜，要確定對(duì)側(cè)盤(pán)柜位置，電纜架的走向，做好危險(xiǎn)點(diǎn)分析后再施工。4、配線前，對(duì)電纜進(jìn)行絕緣檢查，確保合格。配線過(guò)程中，由于新電纜和舊電纜同時(shí)存在，要做到布線美觀合理。5、電氣柜接線完畢，需上電檢查，觀察10分鐘，無(wú)明顯燒焦、異味、放電聲等，再斷開(kāi)電源，恢復(fù)線路。四、調(diào)速器投運(yùn)前試驗(yàn)1、遠(yuǎn)方信號(hào)校驗(yàn)試驗(yàn)遠(yuǎn)方開(kāi)機(jī)令、停機(jī)令、增減有功指令、緊急停機(jī)命令、急停復(fù)歸命令等開(kāi)入點(diǎn)，監(jiān)控系統(tǒng)工控機(jī)顯示正確，與設(shè)計(jì)功能點(diǎn)對(duì)應(yīng)。2、測(cè)頻回路試驗(yàn)做測(cè)頻回路試驗(yàn)時(shí)，將接力器開(kāi)啟至6%開(kāi)度位置，調(diào)速器置

6、手動(dòng)，斷路器分位置。使用信號(hào)發(fā)生器發(fā)出模擬機(jī)頻信號(hào)，將信號(hào)發(fā)生器頻率信號(hào)接入調(diào)速器試驗(yàn)端子,依次改變發(fā)頻。測(cè)量發(fā)頻值與收頻值最大偏差不得大于0.02Hz.3、靜特性試驗(yàn)調(diào)速器處于自動(dòng);工況，負(fù)載狀態(tài)，設(shè)置相關(guān)參數(shù)，將機(jī)頻fj從50.00開(kāi)始，以0.001Hz遞增或遞減，每間隔0.30HZ記錄一次，使接力器行程單調(diào)上升或下降一個(gè)來(lái)回，錄波并記錄機(jī)頻fj和相應(yīng)導(dǎo)葉行程值。根據(jù)記錄數(shù)據(jù)采用二次線性回歸法計(jì)算調(diào)速器轉(zhuǎn)速死區(qū)和非線性度是否符合標(biāo)準(zhǔn)。4、充水后試驗(yàn)1手動(dòng)開(kāi)、停機(jī)試驗(yàn)根據(jù)實(shí)際水頭設(shè)置水頭參數(shù)，拔出鎖錠，準(zhǔn)備手動(dòng)開(kāi)機(jī)，緩慢操作手柄，使導(dǎo)葉緩緩開(kāi)啟，機(jī)組轉(zhuǎn)速逐漸升高。如未發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)調(diào)整機(jī)組至空

7、載運(yùn)行狀態(tài)，觀察空載開(kāi)度、水頭和機(jī)組頻率等參數(shù)是否正常。假設(shè)機(jī)頻、網(wǎng)頻在30分鐘內(nèi)測(cè)量無(wú)異常，那么切入自動(dòng)運(yùn)行工況。記錄當(dāng)前水頭值、空載開(kāi)度。機(jī)組自動(dòng)穩(wěn)定運(yùn)行30分鐘后，如無(wú)異常，切換至機(jī)械手動(dòng)將導(dǎo)葉關(guān)閉，手動(dòng)停機(jī)。5、自動(dòng)開(kāi)停機(jī)試驗(yàn)Bp、Bt、Td、Tn置運(yùn)行參數(shù),水頭值為當(dāng)前實(shí)際值。鎖錠拔出,開(kāi)始自動(dòng)開(kāi)停機(jī)試驗(yàn)。觀察記錄開(kāi)機(jī)過(guò)程曲線。計(jì)算機(jī)組轉(zhuǎn)速超調(diào)量和開(kāi)機(jī)時(shí)間。觀察并記錄停機(jī)過(guò)程曲線，計(jì)算停機(jī)時(shí)間。6、空載擾動(dòng)檢查試驗(yàn)機(jī)組起動(dòng)到空載狀態(tài)，機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行于空載無(wú)異常現(xiàn)象。改變頻率給定，使機(jī)組頻率在4852HZ之間擾動(dòng)，頻率給定改變過(guò)程為：50HZ5052HZ48HZ52HZ50HZ。觀察并記

8、錄空載擾動(dòng)波形。分別置四組不同的Bt、Td、Tn數(shù)值，記錄空載擾動(dòng)波形，取超調(diào)量和調(diào)整時(shí)間最優(yōu)的一組參數(shù)作為運(yùn)行參數(shù)。7、空載擺動(dòng)試驗(yàn)將Bp、Bt、Td、Tn置擾動(dòng)試驗(yàn)運(yùn)行參數(shù)，頻率給定=50.00HZ。機(jī)組在空載自動(dòng)狀況下運(yùn)行。調(diào)速器處于頻率調(diào)節(jié);模式，使調(diào)速器跟蹤50.00HZ。記錄機(jī)組頻率在3分鐘的波形曲線，計(jì)算頻率擺動(dòng)值，連續(xù)測(cè)量3次，取三次平均值空載頻率擺動(dòng)合格大型調(diào)速器0.15%，中小型調(diào)速器0.25%。8、帶負(fù)荷試驗(yàn)調(diào)速器處于自動(dòng);停機(jī)等待狀態(tài)，Bp、Bt、Td、Tn置為運(yùn)行參數(shù)。由中控室LCU發(fā)開(kāi)機(jī);、并網(wǎng);令，機(jī)組開(kāi)至發(fā)電狀態(tài)。機(jī)組發(fā)電運(yùn)行穩(wěn)定，無(wú)任何異常現(xiàn)象。分別在頻率模式

9、;、功率模式;、開(kāi)度模式;下，按增加;、減少;鍵，或者通過(guò)中控室LCU發(fā)增、減負(fù)荷;命令，改變機(jī)組有功功率。觀察并記錄試驗(yàn)過(guò)程波形，在負(fù)荷增減過(guò)程中，機(jī)組運(yùn)行應(yīng)穩(wěn)定，機(jī)組負(fù)荷處理波動(dòng)無(wú)明顯變化，接力器應(yīng)無(wú)來(lái)回?cái)[動(dòng)現(xiàn)象。9、甩負(fù)荷試驗(yàn)機(jī)組并網(wǎng)帶負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行30分鐘，無(wú)任何異?，F(xiàn)象,密切注意分段關(guān)閉閥動(dòng)作情況。按額定負(fù)荷的25%、50%、75%、100%分四次進(jìn)行甩負(fù)荷試驗(yàn)。觀察并記錄每次甩負(fù)荷波形，分析每次的最高頻率、調(diào)整時(shí)間和渦殼壓力上升率，如有異常，應(yīng)立即停止試驗(yàn)，重新核對(duì)調(diào)保計(jì)算值。10、一次調(diào)頻試驗(yàn)試驗(yàn)過(guò)程中調(diào)整PID參數(shù)，選出最好的參數(shù)，設(shè)置為運(yùn)行參數(shù)。測(cè)試并確定一組一次調(diào)頻運(yùn)行參數(shù)以滿足一次調(diào)頻性能要求五、總結(jié)DFWT-100-4.0調(diào)速器系統(tǒng)采用全數(shù)字交流電機(jī)+滾珠絲杠副所組成的機(jī)電位移轉(zhuǎn)換器，傳動(dòng)效率極高，死區(qū)小，線性度好，而且不會(huì)自鎖，不發(fā)卡。全數(shù)字交流電機(jī)采用閉環(huán)控制方式，提高了調(diào)速器的速動(dòng)性和控制精度，在電源消失的情況下，在內(nèi)自復(fù)中機(jī)構(gòu)的作用下，滑套自動(dòng)回復(fù)零點(diǎn)位置，確保證調(diào)速器運(yùn)行可靠性及系統(tǒng)平安性。該復(fù)中機(jī)構(gòu)特點(diǎn)是定位精度高、可靠性高。實(shí)現(xiàn)四無(wú);：轉(zhuǎn)換器無(wú)須用油、無(wú)明管道、無(wú)杠桿、無(wú)鋼絲繩；徹底解決了電轉(zhuǎn)發(fā)卡的傳統(tǒng)難題。通過(guò)相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，珊溪電廠3號(hào)機(jī)調(diào)速器各項(xiàng)性能和參數(shù)完全到