淺析珊溪電廠3號機(jī)調(diào)速器改造論文
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)荷變化反應(yīng)遲緩，調(diào)節(jié)不靈敏，并網(wǎng)過程時(shí)間長等缺陷，不能滿足安全生產(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)電氣有限公司生產(chǎn)的BWT-100型步進(jìn)式可編程微機(jī)調(diào)速器，從2000年開始運(yùn)行至今。經(jīng)過多年運(yùn)行，該型號調(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)頻功能要求等問題，因此珊溪電廠決定在2009年3號機(jī)組大修期間對調(diào)速器進(jìn)行改造，最終選定的調(diào)速器為長江三峽能事達(dá)電氣股份有限公司生產(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)及原理簡介
DFWT-100-4.0型調(diào)速器電氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中以法國施奈德MODICONM340可編程控制器為核心接收不同的采集信號與電氣反饋信號并進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算處理和流程分析，送出的連續(xù)的模擬量控制信號通過伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器送到電液轉(zhuǎn)換器進(jìn)行控制�？删幊炭刂破骺梢院驼{(diào)速器人機(jī)界面和LCU進(jìn)行通訊和數(shù)據(jù)交換。機(jī)械部分以有自主知識產(chǎn)權(quán)的伺服電機(jī)式無油電液轉(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)葉反饋傳感器組成。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)上的編碼器反饋給驅(qū)動(dòng)器，使伺服電機(jī)的角位移與驅(qū)動(dòng)器的輸入信號成比例，與此同時(shí)通過滾珠絲桿傳動(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，控制接力器來調(diào)節(jié)水輪機(jī)的導(dǎo)葉開度(輪葉開度)。主接力器的位移經(jīng)電氣反饋裝置轉(zhuǎn)換為電信號，它與PID調(diào)節(jié)器輸出信號綜合后送至驅(qū)動(dòng)器。當(dāng)電機(jī)順時(shí)針(或手柄逆時(shí)針)轉(zhuǎn)動(dòng)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，接力器向開方向運(yùn)動(dòng)。
三、改造過程要點(diǎn)
珊溪電廠3號機(jī)改造是在3號機(jī)大修期間進(jìn)行的，時(shí)間為二個(gè)月。時(shí)間比較充裕，電廠技術(shù)人員在對新設(shè)備進(jìn)行充分了解的基礎(chǔ)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。改造過程中，筆者認(rèn)為有以下幾個(gè)要點(diǎn)：
1、原電氣柜拆除前，應(yīng)切除電氣柜里的各種電源。驗(yàn)電后才能開展工作。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)系好，把單元母線停下來做好安全措施后再拆除。
2、對原電纜做到每根電纜都確定它的作用和去向并做好記號后再拆除。
3、對新增電纜，要確定對側(cè)盤柜位置，電纜架的走向，做好危險(xiǎn)點(diǎn)分析后再施工。
4、配線前，對電纜進(jìn)行絕緣檢查，確保合格。配線過程中，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，無明顯燒焦、異味、放電聲等，再斷開電源，恢復(fù)線路。
四、調(diào)速器投運(yùn)前試驗(yàn)
1、遠(yuǎn)方信號校驗(yàn)試驗(yàn)
遠(yuǎn)方開機(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)對應(yīng)。
2、測頻回路試驗(yàn)
做測頻回路試驗(yàn)時(shí)，將接力器開啟至>6%開度位置，調(diào)速器置手動(dòng)，斷路器分位置。使用信號發(fā)生器發(fā)出模擬機(jī)頻信號，將信號發(fā)生器頻率信號接入調(diào)速器試驗(yàn)端子,依次改變發(fā)頻。測量發(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、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)開機(jī)，緩慢操作手柄，使導(dǎo)葉緩緩開啟，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)組至空載運(yùn)行狀態(tài)，觀察空載開度、水頭和機(jī)組頻率等參數(shù)是否正常。若機(jī)頻、網(wǎng)頻在30分鐘內(nèi)測量無異常，則切入自動(dòng)運(yùn)行工況。記錄當(dāng)前水頭值、空載開度。機(jī)組自動(dòng)穩(wěn)定運(yùn)行30分鐘后，如無異常，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,開始自動(dòng)開停機(jī)試驗(yàn)。觀察記錄開機(jī)過程曲線。計(jì)算機(jī)組轉(zhuǎn)速超調(diào)量和開機(jī)時(shí)間。觀察并記錄停機(jī)過程曲線，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)行于空載無異�，F(xiàn)象。改變頻率給定，使機(jī)組頻率在48～52HZ之間擾動(dòng)，頻率給定改變過程為：50HZ→50→52HZ→48HZ→52HZ→50HZ。觀察并記錄空載擾動(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)“開機(jī)”、“并網(wǎng)”令，機(jī)組開至發(fā)電狀態(tài)。機(jī)組發(fā)電運(yùn)行穩(wěn)定，無任何異�，F(xiàn)象。分別在“頻率模式”、“功率模式”、“開度模式”下，按“增加”、“減少”鍵，或者通過中控室（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)過程波形，在負(fù)荷增減過程中，機(jī)組運(yùn)行應(yīng)穩(wěn)定，機(jī)組負(fù)荷處理波動(dòng)無明顯變化，接力器應(yīng)無來回?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，無任何異常現(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)，重新核對調(diào)保計(jì)算值。
10、一次調(diào)頻試驗(yàn)
發(fā)頻為50Hz時(shí)，調(diào)速器切自動(dòng)控制，投入一次調(diào)頻功能，按照電網(wǎng)要求修改頻率死區(qū)。分別發(fā)頻49.90Hz，49.85Hz，49.80Hz，49.75Hz以及49.70Hz，記錄頻率、導(dǎo)葉開度和有功功率的變化，每次發(fā)頻結(jié)束，修改發(fā)頻為50Hz；然后分別發(fā)頻50.10Hz，50.15Hz，50.20Hz，50.25Hz，50.30Hz記錄頻率、導(dǎo)葉開度和有功功率的變化。
試驗(yàn)過程中調(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)安全性。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”：轉(zhuǎn)換器無須用油、無明管道、無杠桿、無鋼絲繩；徹底解決了電轉(zhuǎn)發(fā)卡的傳統(tǒng)難題。
通過相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，珊溪電廠3號機(jī)調(diào)速器各項(xiàng)性能和參數(shù)完全達(dá)到國標(biāo)要求，滿足了最初改造目的，改造后安全運(yùn)行無故障，調(diào)節(jié)品質(zhì)優(yōu)秀，運(yùn)行工況可靠。
參考文獻(xiàn)
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