秀觀水電站調速器系統改造

舒周楊

（四川嘉陵江鳳儀航電開發有限公司，四川 南充 637100）

秀觀電站運行了6年，其運行中發現調速器油壓裝置油泵啟動頻繁。2008年統計表明，油泵平均9～10 min啟動1次，夏天3～4 min啟動1次。經檢查發現，其主配壓閥漏油量大，并有抽動現象。

在機組空載時轉速波動大，并網后負荷波動達3%～6%，嚴重超過了四川省電力公司對負荷波動的要求。

原HGS-E222型微機調速器電氣柜采用的是2003年生產的工控機，其穩定性、靈活性較差、可擴展性和抗惡劣環境能力不強；軟件通過軟盤拷貝，不利于升級。DOS操作系統不利于維護，元件老化，經常出現黑屏、死機現象。

按照省調要求，參與一次調頻的電廠必須向省調上送一次調頻投、退信號，而原調速器無該信號輸出接點。

1 改造方法

經研究，改造采用南瑞公司生產的SAFR2003H型微機調速器。改造方法：將原主配壓閥機械部分和電氣控制部分全部更換，只保留調速器回油箱、壓力油罐、事故配壓閥。由于原主配壓閥是臥式布置且無機械控制柜，現將機械控制柜布置在調速器回油箱上，電氣控制柜仍布置在原位置。

2 改造后調速器的特點及功能

（1）電氣控制部分采用32位PCC控制器。PCC融合了傳統的PLC和IPC的優點，既具有PLC的高可靠性和易擴展性，又有IPC的分時多任務操作系統功能，運算能力強、實時性好、編程方便；同時PCC的CPU模塊有獨特的時間處理單元 （TPU），可以在不增加主CPU負荷的前提下很好地解決水輪機調速器的頻率測量問題。

（2）獨特的第三方智能切換機構。選用的歐姆龍公司的ZEN可編程智能繼電器，可實時監測兩套PCC調節器的工作狀態，在兩個調節器都正常的情況下，按照運行人員的指令把系統的控制權授予相應的調節器；在一個調節器出現故障時，控制權自動授予另一個調節器，保證雙機之間的無擾動切換。

（3）強大的故障判斷功能。該系統將各種故障做了具體的規定，以區別是A套或B套故障、還是機械柜的故障；是輕故障還是重故障；增加了一次調頻投入接點和一次調頻動作節點，以方便運行維護。新增加了一個測速傳感器，以利于防止機端PT斷線時引起事故停機。

（4）手動和容錯控制采用了進口高速數字脈沖閥作為開關控制。在液壓控制回路中，容錯脈寬控制由電磁換向閥實現。本裝置中的容錯方式既可以與電氣柜配合，實行閉環控制，也可用操作機械柜上的控制把手來控制。該閥采用錐式密封，其最大特點是無泄漏和防卡能力強。另外，因它是一個開關閥，通過該閥的流量由串于其油路上的節流閥來控制。

（5）采用全液控自復式主配壓閥作為控制核心。主配壓閥的控制信號為流量輸入，由電液伺服比例閥直接控制，取消了常規的調節杠桿、明管、引導閥、輔助拉力器及機械反饋傳動機構，提高了可靠性，維護也方便。另外，主配壓閥自身具有自動回復中位的特點，其自復中機構簡單可靠，無需調整機械零位。

（6）由于PCC編程語言的高級化，它不僅完全支持常規的梯形圖、指令表、順序功能圖等IEC61131-1規定的多種語言，而且支持高級語言，如：Automation Basic語言和標準C語言編程，并且可以在同一個項目中同時采用多種語言混合編程，更易于升級和維護。人機界面 （Human Machine Interface）采用工業彩色液晶顯示觸摸屏，采用RS232與PCC主控制器交換信息，信息量大，操作方便。HMI采用WINDOWSXP系統并配有USB接口、網卡，通過HMI用戶可以在線顯示、修改各種參數及顯示故障信息，下載、上傳各種數據。

（7）輪葉控制使用伺服比例閥，其控制精度太高，因而調整過于頻繁，使受油器漏油量增加，調速器壓力降加快，油泵啟動也頻繁，針對該情況，在程序中設定了一個輪葉變化的誤差范圍，只有當調速器的反饋量與給定量之差大于該范圍時才調整輪葉。從而有效改善了油泵啟動頻繁的問題。

3 改造后的效果

運行近3個月的統計數據表明，調速器油泵啟動間隔時間為90～100 min、漏油泵啟動間隔時間3～3.5 h，主配壓閥再未出現抽動現象。

調速器空載擾動48～52 Hz與52～48 Hz的曲線見圖1。

圖1 空載擾動

從圖1可以看出，更換調速器后，動態穩定性好，空載轉速穩定。

1號機在電網頻率最大上擾0.036 Hz，最大下擾0.040 Hz時的實時錄波曲線見圖2。

圖2 錄波顯示

圖2顯示曲線更換調速器后，負荷穩定，一次調頻動作正常且每次動作監控系統上都能發出報警。

4 結語

秀觀水電站在3個月的運行中，未有因調速器問題而引起故障或事故發生，調速器運行正常。實際運行可以顯示，調速器油泵起動間隔時間明顯增加，頻率跟蹤能力和功率跟蹤能力強，操作調節平穩、速動性好、可靠性高，保證了電能質量，經濟效益明顯提高，達到了預期目的。