藺河口水電站1號機組調速器技術改造

陳芬環，李 軍

（安康水力發電廠，陜西 安康 725000）

1 改造的原因

水輪機調速器是水輪發電機組重要控制設備，它的作用就是通過調節水輪機導葉開度使機組的轉速（頻率）控制在允許范圍之內，并實現機組開、停機和增減負荷等功能。所以水輪機調速器性能的好壞直接影響水輪發電機組的運行。隨著電網容量的不斷增加，對電力系統的穩定性提出了更高的要求，不僅要求所有并網機組必須投入遠程自動發電控制（AGC）和一次調頻，而且對水輪機調速器的速動性和穩定性都提出了更高的要求。

藺河口電站1號機組調速器為上世紀末的產品，是由東方電機廠生產的HGS-H3220步進式調速器，由于技術所限加上元器件老化，調速器存在許多缺陷：

（1）調速器不能根據運行工況自動調節參數，無法分別對空載參數和負載參數進行優化，調節品質很難改善；

（2）調速器永態轉差系數bp的設定范圍不符合國家標準的要求；

（3）機組空載頻率擺動大，超出國標要求；

（4）機組甩負荷后的調節時間達到60 s，超過國標40 s的要求；

（5）甩25%負荷時，調速器不動時間為0.32 s，超出國標不大于0.2 s的要求；

（6）一次調頻各項性能不能滿足調度的要求，響應速度慢；

（7）液壓隨動裝置中，主接力器采用的是機械反饋，調速器死區大。

為了改善調速器的動態和靜態調節品質，確保調速器的各項性能都滿足機組安全穩定運行以及電網穩定運行的需要，需要對調速器進行技術改造。

2 改造方案

2.1 機組及調速器主要技術參數

發電機型號： SF24-16/3900

水輪機型號： HLD294-LJ-190

額定功率： 25 600 kW

額定轉速： 375 r/min

水流慣性時間常數： 1.36 s

機組慣性時間常數： 5.35 s

調速系統操作油壓： 4.0 MPa

主接力器行程： 183 mm

2.2 調速器基本技術參數

調節規律: PID調節

導葉全關時間調整范圍: 5～25 s可調

導葉開啟時間: 5～25 s可調

頻率給定調整范圍: 45～55 Hz

永態轉差系數bp: 0～10%可調,級差1%

PID參數可調范圍:

比例增益Kp: 0.5～20

積分增益Ki: 0.05～10 1/s

積分增益Kd: 0～5 s

相對暫態轉差系數bt: 1%～200%

緩沖時間常數Td: 1～20 s

加速度時間常數Tn: 0～2 s

功率給定的調節范圍： 0～115%，調整分辨率≤1%；

測頻方式：殘壓測頻＋齒盤測頻

2.3 改造要達到的效果

（1）調速器為PID調節，以32位工控機(IPC)或高性能PLC/PCC可編程控制器作為硬件核心，配備具有良好人機界面的彩色顯示屏。調速器具有現地和遠方進行開停機操作功能，并能和計算機監控系統進行連接。

（2）調速器靜態特性

1）調速器靜態特性曲線近似為一條直線，最大非線性度不超過5%；

2）轉速死區：≤0.06%

（3）調速器動態特性

1）調速器動態特性示波圖上求取的Kp、Ki值與理論值的偏差不超過2.5%；

2）機組甩100%額定負荷后,在轉速變化過程中超過額定轉速3%以上的波峰不超過2次;

3）機組甩100%額定負荷后,從接力器第一次向開啟方向移動起到機組轉速波動值不超過0.5%止所經歷的時間不大于40 s;

4）接力器不動時間不超過0.2 s；

5）調速器綜合飄逸量折算為轉速相對值不超過0.3%；

6）調速器設有按水頭調節功能,能按照實時水頭自動修正啟動開度,空載開度；

7）一次調頻負荷響應滯后時間應小于3 s；

8）調速器應具備現場試驗功能,如靜特性試驗,空載試驗;

9）甩負荷時延等,且能計算機儲存,顯示或錄波儀記錄實驗數據；

10）調速器具有在線自診斷功能,離線自診斷功能和故障保護功能。

3 改造方法

3.1 1號機組調速器此次改造主要內容

將現有的由長控所生產的DKT100型可編程伺服電機調速器改造為由我廠和水科院中水科技公司一起研制生產的數字控制式微機調速器，調速器型號為CVT-100，額定工作油壓4.0 MPa，主閥塊標稱通徑為100 mm。

3.2 改造過程

（1）1F調速系統排壓至“0”，排油完畢；

（2）1F舊調速器機械柜拆除，基礎板清理干凈，檢查水平度≤0.2 mm/m;

（3）新調速器就位，管路配焊完畢，電纜敷設；

（4）事故配壓閥及分段關閉機構就位，管路配焊；

（5）位移傳感器安裝；

（6）調速器所配管路進行氣密性試驗合格；

（7）1F調速系統注油、充壓；

（8）新調速器現場試驗；

（9）開機試驗。

4 現場試驗情況（表1）

表1

5 改造效果及結論

藺河口電站1號機組調速器經過改造后解決了舊調速器存在的所有問題，新調速器具有結構簡單，技術先進，免檢修，免維護的特點。新調速器各種性能指標均滿足或優于國標要求。實踐證明改造效果良好，達到了預期的效果，值得廣泛推廣。