淺談漫灣電廠機組調速器主令控制器改造

劉凱

【摘 要】水輪發電機組調速器主令控制器可提供導水葉全開、全關、空載等開度信號，用于機組輔助設備控制和監控系統狀態監視，但其在運行過程中，會出現位置偏移的現象，導致可靠性不高，采用行程開關提供導水葉的開度信號后，可解決上述問題。本文結合漫灣電廠的設備改造，介紹了機組調速器主令控制器改造為行程開關的情況。

【關鍵詞】調速器；主令控制器；行程開關

引言

漫灣電廠位于瀾滄江中游，是云南省第一座百萬千瓦級水電站。電廠2-6號水輪機型號為HL231-LJ-550，額定水頭89m，最大水頭100m，最小水頭69.3m，設計流量316m3/s，額定出力255.1MW，額定轉速125r/min。調速器液壓系統額定工作油壓4.0Mpa，主配壓閥直徑：100mm，主配壓閥最大工作行程±15mm，導葉接力器行程660mm。漫灣電廠2-6號機組調速器導水葉全關信號取自行程開關和主令控制器，導水葉全開、空載開度、5%開度信號取自主令控制器，上述導水葉開度信號用于機組狀態監視、制動風閘、導葉接力器鎖錠及筒閥控制重要回路。

一、導水葉開度信號作用

水輪發電機組在停機后，導葉全關，機組的轉速下降，但由于水輪機在低轉速下會破壞軸承的油膜，導致軸承摩擦過大、溫度升高而燒損，所以須投入制動風閘，使機組在低轉速運行的時間縮短，迅速停止轉動。導葉在全關位是風閘自動投入的條件之一。水輪發電機組停機，在導葉全關后，需投入導葉接力器的鎖錠，以防導葉被水沖開，使機組低轉速旋轉，破壞軸承的油膜。導葉在全關位是導葉接力器鎖錠自動投入的條件之一。水輪發電機組的主閥只能靜水開啟，為防止主閥動水開啟，需將導葉全關的信號作為其開啟的閉鎖條件。水電站計算機監控系統需將機組導葉全關、全開、空載開度的信號作為機組狀態的判別或監視。

二、轉角式主令控制器

（一）工作原理。主令控制器開關盒一邊安裝有多個磁感應開關，主軸上裝有多根調整軸，調整軸的端面上內置磁單元，調整軸可以繞轉軸旋轉來調節轉角，通過鎖緊螺絲固定在主軸上。主軸在旋轉過程中，帶動多個調整軸旋轉，當旋轉到對應磁性開關時，磁性開關動作，發出主令角位移信號。反饋鋼絲繩是調速器的重要組成部分，傳遞著導葉接力器動作后的位移量。

（二）運行狀況。漫灣電廠2-6號機組調速器主令控制器傳送導葉全開、全關、空載開度、5%開度的信號，行程開關僅傳送導葉全關的信號。行程開關全關和主令控制器全關信號并聯后送至風閘控制回路；一路行程開關全關信號送至筒閥控制回路與鎖錠控制回路；一路行程開關全關信號送至監控；主令控制器的全開、開關、空載開度信號送至監控，5%開度信號送至推力外循環控制回路。從漫灣電廠2-6號機組調速器主令控制器投運至改造前的使用情況來看，其可靠性不高，經常出現位置偏移的現象，需要人為的調整，增加了維護人員工作量，另外，主令控制器導葉位置節點信號不靈敏成為影響機組自動開停機成功率的不利因素，給機組安全運行帶來隱患。由于機組風閘投入、鎖錠投入、筒閥開啟都需將導水葉全關信號作為其閉鎖條件。當主令控制器出現位置偏移，或僅靠一路行程開關的信號作為控制閉鎖的條件時，一旦行程開關不可靠，就會導致機組制動風閘和鎖錠無法正常投入、筒閥不能正常開啟，將導致機組惰性停機或開停機失敗。若調速器導葉反饋鋼絲繩調整不當，反饋鋼絲繩出現過行程或欠行程現象，將會導致導葉反饋鋼絲繩易斷裂或脫落，影響機組的正常運行。

三、行程開關

（一）工作原理。行程開關，是控制工作機械的運動方向或行程大小的主令電器。當工作機械壓到開關的控制鈕時，開關內部的觸頭進行轉換，使工作機械的運動方向發生變化；當機械作用去除后，開關內部的觸頭便自動恢復到原來狀態。為了將工作機械發出的信號傳遞給行程開關，在工作機械上通常裝有一固定在其運動部件上的觸塊，觸塊可通過行程開關上的傳動桿將機械力傳遞給控制鈕。傳動桿有直動式和擺動式，后者裝設了滾輪。當觸塊與其接觸時，擺動桿擺動，并且通過與之聯結的凸輪壓迫控制鈕。采用直動式傳動桿和具有單滾輪的傳動桿行程開關，在施加于桿件或滾輪上的外力消失后，即與觸塊脫離接觸后，開關能自動復位。采用具有雙滾輪的傳動桿行程開關，當外力去除后，開關自身無法復位，必須待觸塊作返回運動再次與滾輪接觸時，借助于外力的作用復位。

（二）改造情況。介于漫灣電廠2-6號機組調速器主令控制器的運行情況，決定拆除主令控制器及反饋鋼絲繩，用行程開關進行替代，另外，鎖錠控制回路和筒閥控制回路共用一路導葉全關信號，可靠性低，兩控制回路應各引入一路導葉全關信號。利用機組檢修期間，在調速器導葉接力器旁邊加裝幾組行程開關，由五個導葉全關行程開關和導葉全開、空載、5%開度的三個行程開關組成，與原來的三個導葉全關行程開關配合使用，用于提高導葉開度信號的可靠性。行程開關改造后的使用情況為：兩兩導葉全關行程開關并聯后分別用于風閘控制回路、鎖錠控制回路、筒閥控制回路；兩路導葉全關信號單獨傳送至監控；導葉全開、空載開度信號分別傳送至監控；導葉5%開度信號傳送至機組推力外循環控制回路。這種采取行程開關兩兩并聯的方式，即使其中一個行程開關出現異常，也不會影響設備的正常運行。

四、改造內容

（一）概述。根據機組檢修安排，拆除機組現有的調速器主令控制器，在水機室原有的全關行程開關上端裝設四組行程開關作為全關信號，在下端增設一組行程開關，與原三組行程開關并排；在原有的全關行程開關的水平方向上裝設三組行程開關作為全開、空載、5%開度信號；拆除主令控制器上的所有電纜及反饋鋼絲繩；重新敷設行程開關送至各個負載的新電纜。（二）改造工序。（1）原調速器主令控制器及反饋鋼絲繩拆除；（2）新的導葉行程開關支架制作及焊接；（3）新的導葉行程開關安裝；（4）導葉行程開關至各個負載的新電纜敷設；（5）新電纜信號接入及回路檢查；（6）舊電纜拆除；（7）新加裝行程開關的各節點調試，回路試驗。

五、改造后運行情況

機組調速器導葉行程開關有兩路全關信號分別傳送至監控系統，導葉全關信號1和導葉全關信號2。在監控系統機組開機條件中，兩者是或門的關系，只要其中一個信號有效，則機組開機條件滿足，如兩個信號同時失效，則機組開機條件不滿足，導致機組無法自動開啟。4號機組調速器主令控制器改造為行程開關后，機組在停機狀態時，監控系統會間歇性的采集不到導葉全關信號1，導葉全關信號2則顯示正常。利用機組停機備用機會，對該信號進行了檢查處理。通過測量監控系統機組現地控制單元端子上導葉全關信號1的電壓，發現導葉全關后，行程開關1的節點實際并未導通，導致監控系統上導葉全關信號1無顯示。進一步檢查行程開關后，發現導葉接力器上的觸塊接觸導葉全關信號1行程開關上的傳動桿不到位，導致行程開關的接點實際未導通。對該行程開關的傳動桿位置進行調整后，檢查監控系統側導葉全關信號1顯示正常。其余機組在運行過程中運行情況良好，未出現類似異常情況。

六、結束語

水輪發電機組調速器主令控制器在運行過程中，會出現位置偏移的現象，可靠性不高，經常需要人為的調整，增加了維護人員工作量。將調速器主令控制器改造為行程開關后，提高了設備的可靠性，保證機組穩定運行，減少了維護人員的工作量。在安裝行程開關時，應保證安裝的工藝質量，使行程開關的接點能可靠接通，同時，導葉接力器上的觸塊也不宜與行程開關的傳動桿接觸過緊，以免長時間接觸沖擊，折斷行程開關傳動桿。

參考文獻：

[1]DA-R轉角式主令控制器技術資料.