關于某水電站電氣液壓調速器施工的幾點思考

向　俊

[摘要]某水電站裝有3臺YDT-1800型電氣液壓調速器，經過20a的運行，調速器控制部分特別是電液轉換器和模擬電子電路板故障較多，經常造成過調、失調、失靈等現象，有時甚至不能并網發電，每年需花費大量的人力和時間進行調速器的維修，造成了較大的經濟損失，已不能滿足安全生產的需要，急需進行技術改造。2008年對3臺調速器進行了技術改造，在原有的油壓裝置、主配壓閥、主接力器等部件上，安裝YKT型可編程調速器的電柜及機械控制部分，改造成為YKT型可編程調速器。

[關鍵詞]水電站 電氣液壓調速器 施工 思考

中圖分類號：TV7文獻標識碼：A文章編號：1671－7597（2009）0320101－01

一、YKT型調速器的主要功能及特點

（一）主要功能

自動或手動開停機及增減負荷；無條件、無擾動地實現自動與手動的相互切換；實現機組的頻率調節和快速并網；根據整定的6p值和電網頻差自動調整機組的出力；便于與上位機的通訊。

（二）電氣部分的主要特點

1．采用可靠性極高的可編程控制器，體積小，抗干擾能力強，能適應電站的現場環境。

2．采用軟件測頻，可同時滿足適時性和測頻精度的要求。

3．調節規律為PID智能控制，具有良好的穩定性及調節品質。

4．采集機頻、網頻、導葉開度、手動、自動等調速器的主要參數及運行狀態，并在液晶屏上顯示；能通過按鍵及液晶屏整定調速器的運行參數。

5．有在線自診斷功能，檢測到電氣故障時，能自動地切為手動，并將負荷固定于故障前的狀態，同時發出故障信號。

（三）機械液壓部分的主要特點

1．采用交流步進電機作電氣機械位移轉換。可靠性高。

2．步進電機產生的位移控制信號與接力器位移反饋信號在同一軸線上疊加后，通過調節桿件和引導閥直接控制主配壓閥。結構簡單，油管少，安裝、調整、操作及維護方便。

二、主要結構及工作原理

（一）主要結構

YKT型可編程調速器的控制電柜主要由以下部件組成：可編程控制器、步進電機驅動器、頻率信號接口板、電源模塊、顯示屏、隔離變壓器、位移反饋電位器、緊停電磁閥、步進電機等。機械部分包括反饋軸、引導閥、調節桿件、手輪操作機構等。

（二）工作原理

1．電氣部分。水輪發電機在不同的工況下需要調速器采用不同的調節參數，調節參數的改變由軟件實現。并網前永態轉差系數6p=0，人工死區E=0，機頻與頻給的差值通過PID運算后將調節器輸出的調節信號送到步進電機驅動器，步進電機轉動后其位移反饋電位器將調節信號成比例地轉換成位移信號，控制接力器向開、關方向運動，直至機頻等于頻給，在機組開機過程中，頻給等于50Hz。在空載運行時，可編程控制器根據工況判斷，自動將調節參數設置為空載參數，保證機組并網前的穩定運行。

并網后，頻給自動整定為50Hz，置整定值以實現有差調節，切除微分并投入人工死區。當上位機或控制柜上的增、減給定按鈕發出增、減負荷命令時，功率給定值相應改變，功給信號一方面通過前饋回路直接疊加于積分輸出值，另一方面與調節器輸出相比較，其差值通過回路調整調節器輸出。

2．機械液壓部分。電氣部分輸出的調節信號控制步進電機帶動傳動絲桿旋轉，通過調節桿件帶動引導閥針塞上、下移動，使輔助接力器活塞上腔與壓力油或排油接通，控制主配壓閥活塞上、下移動，從而控制主接力器向開啟或關閉方向動作。接力器的位移通過反饋軸帶動引導閥針塞及時復中，使接力器在調節終了能迅速穩定下來，且其位移與調節信號的大小成比例。

三、安裝及對外配線

安裝前首先拆除原調速器控制柜及反饋方架，只保留原主配壓閥和主接力器。將YKT型調速器的電柜直接安裝到原控制柜的位置上，上緊固定螺絲即可。YKT型調速器對外接線只有l7根，分別是遠方控制接線，機、網頻及交、直流電源線，緊急停機信號輸入線和調速器故障報警輸出線等。接線時按圖紙要求正確接入即可。

四、調整及試驗

（一）初調。調速器的初調主要是對機械部分的調整，機械部分的調整主要是調整調節桿件的水平位置；調整接力器的全開、全關位置與開度指示的數值基本相符；調整接力器的全開、全關時間，使之滿足調保計算要求。

電氣部分在出廠前已調整好，一般不需重新進行調整，只是在確認外部接線準確無誤，廠用交、直流供電正常后，通電檢查顯示正常即可。

（二）閉環試驗。閉環試驗是在蝸殼已經充水，調速器及機組已處于備用狀態下進行。

第1步，進行手動開停機試驗，以檢查手動操作是否可靠；第2步，做空載擾動試驗，以檢查調速器調節系統過渡過程品質是否符合要求；第3步，進行并網及帶負荷試驗，以檢查調速器能否實現快速關網操作及機組帶負荷的情況。將機組并入系統逐漸帶上負荷，在各種負荷情況下，調速器和機組應穩定運轉；第4步，做甩負荷試驗，其目的是校驗調節系統的動態特性，檢驗調速器參數整定是否滿足過渡過程品質的要求和調節保證計算的要求。在做甩負荷試驗前，應做好防止機組飛逸和壓力管道爆裂的一切安全措施。通常甩1／4、1／2、3／4、4／4額定負荷。檢查在甩不同負荷時機組轉速上升率和蝸殼最大水壓上升值及其它參數是否滿足要求，否則可調整調速器的有關調節和給定參數，以使調速器滿足運行要求。

五、運行操作及維護

YKT型調速器的運行包括自動運行、液壓手動運行和手輪操作機構運行等。一般情況下，調速器工作在自動運行狀態。當調速器切為液壓手動運行時，調速器電氣部分的輸出被切斷，不再對步進電機起控制作用，通過用手操作旋鈕控制接力器的開關運動，運行人可從面板上觀察調速器的狀態及參數。

調速器的手動和自動切換可隨時無擾動、無條件地進行。并網自動運行時，當檢測到調速器電氣故障時，調速器自動地切為手動，這時步進電機的控制信號被切斷，調速器即無擾動地切為手動運行，接力器保持原有開度不動。必要時。也可隨時用控制柜上的切手動按鈕將調速器切為手動運行。當調速器壓力油源消失時，可用手輪操作機構進行開停機及增減負荷運行；當緊急停機電磁閥接到緊急停機命令動作時，接力器以整定的最快速度關機。

YKT型調速器由于采用了高可靠性的PLC，并且外圍電路設計合理，機械部分結構簡單，使用元件較少，所以整體故障率較低，一般無須日常維護。運行時應保持其內外部干凈，各轉動部件定期加潤滑油，定期檢查緊急停機電磁閥的動作情況，檢修時檢查電路接線是否松動并清除積塵。

YKT型可編程調速器與原機調速器操作步驟基本相同，所以技改后運行人員很快就能熟悉各種操作。由于其顯示屏在正常運行時能顯示各種運行參數和工況，便于運行人員對機組運行狀態的觀察。調速器運行穩定，對電網及機組事故反應迅速，完全能滿足機組在不同工況下運行的要求。由于其結構簡單，與外圍接線較少，所以安裝調試很簡單，日常維護方便，改造費用較低，且改造所用時間較短，十分適合水電站對原YDT型調速器的技術升級改造。