劉成軍

摘 要：介紹石門水電站SWT-2000調(diào)速器的調(diào)節(jié)流程、應(yīng)用中存在的問題、改進(jìn)步驟。

關(guān)鍵詞：調(diào)速器;問題分析;改進(jìn)步驟;石門水電站

石門水電站1～3號軸流轉(zhuǎn)漿式水輪發(fā)電機(jī)組調(diào)速器采用南瑞公司的SWT-2000變參數(shù)變結(jié)構(gòu)雙微機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。該系統(tǒng)是雙PCC控制的插裝閥式微機(jī)調(diào)速器，3臺機(jī)組的單機(jī)容量均為13MW，操作油壓為6.3Mpa。三臺機(jī)組的年發(fā)電量占全站8臺發(fā)電機(jī)組總發(fā)電量的80%以上。

1 調(diào)速器存在的問題分析

SWT-2000調(diào)速器由電氣調(diào)節(jié)裝置和液壓調(diào)節(jié)裝置組成。電氣部分由兩套PCC2003可編程控制器+第三方智能切換PLC及手動綜合控制模塊組成。機(jī)械部分電液轉(zhuǎn)換單元采用BOSCH伺服比例閥+高速數(shù)字閥組成。

（1）調(diào)速器的自動調(diào)節(jié)流程如下：

小調(diào)節(jié)流程：電氣控制信號（連續(xù)電壓）——伺服閥功放——伺服比例閥——接力器。

大調(diào)節(jié)流程：電氣開關(guān)量信號（斷續(xù)脈沖）——快開快關(guān)閥——插裝閥——接力器。

在需要大調(diào)節(jié)時(shí)快開快關(guān)閥與伺服比閥同時(shí)對接力器配油，當(dāng)與給定值還差8%時(shí)，快開快關(guān)閥關(guān)閉，此時(shí)伺服比例閥繼續(xù)對接力器配油，直到給定值為止。理論上，這樣既滿足了系統(tǒng)對速動性的要求同時(shí)又滿足了系統(tǒng)對控制精度的要求。

（2）緊急停機(jī)操作是通過快關(guān)閥完成，其直接控制插裝閥完成關(guān)方向動作。

（3）手動控制流程為：手動控制開關(guān)（切換閥——斷續(xù)脈沖——手動閥——接力器）。

2013年起，該站的調(diào)速器陸續(xù)隨水輪發(fā)電機(jī)組的改造，也進(jìn)行了更新投運(yùn)。經(jīng)過幾年的運(yùn)行實(shí)踐，調(diào)速器基本達(dá)到了改造的技術(shù)要求，滿足了機(jī)組的一般運(yùn)行。但是在運(yùn)行一段時(shí)間后，也漸漸暴露出槳葉調(diào)節(jié)滯后，耗油量大，長期運(yùn)行產(chǎn)生液壓油溫偏高現(xiàn)象。

在水頭變化大的工況下，長期開機(jī)時(shí)，調(diào)速器槳葉給定值與槳葉反饋值相差2%～5%，槳葉的液壓閥組一直處于大范圍跟蹤調(diào)節(jié)工作中，液壓油需用量變大，油泵啟動頻繁，液壓油溫度升高，最高可達(dá)47℃。此時(shí)調(diào)速器油壓裝置的油泵組，其先導(dǎo)式溢流閥的整定值會向下偏移，油泵提前泄油，工作時(shí)間變長;長時(shí)間在這種非正常情況下，最終油泵只會連續(xù)運(yùn)行，持續(xù)發(fā)熱，而供油量不足以滿足機(jī)組調(diào)節(jié)的用油需求，發(fā)生被迫停機(jī)或低油壓停機(jī)事故。

2 調(diào)速器的改進(jìn)步驟

（1）因設(shè)備投運(yùn)初期，人員和新裝置都處于磨合、適應(yīng)、摸索期，多次發(fā)現(xiàn)油泵先導(dǎo)式溢流閥提前泄壓后，懷疑溢流閥存在缺陷;將控制壓力為10Mpa的溢流閥，更換為控制壓力為20MPa的同系列型號后，經(jīng)過一段時(shí)間的發(fā)電運(yùn)行，溢流閥提前泄壓的狀況得到緩解。但是機(jī)組在水頭變化大的工況下，連續(xù)運(yùn)行，油泵單位時(shí)間的啟動次數(shù)繼續(xù)增加，油溫并未降低，仍處于高溫狀態(tài)。此方法并沒有解決供油量不足的問題。

（2）水頭變化頻繁時(shí)，槳葉的反饋值與給定值相差比較大，槳葉的調(diào)節(jié)跟不上調(diào)速器的給定值，調(diào)節(jié)嚴(yán)重滯后。經(jīng)過多次的實(shí)際觀察和反復(fù)試驗(yàn)，在此種狀況下，可進(jìn)行如下的操作：操作槳葉手動增減開關(guān)，將槳葉反饋值人為增加到給定值附近，并略微提前一點(diǎn)，維持機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)，盡量不進(jìn)行負(fù)荷的增減操作?？梢源蟠缶徑夥答佒蹬c給定值的差值，降低油泵的啟動頻率。但這就要增加設(shè)備巡視次數(shù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)差值有增加的趨勢時(shí)，就及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。若增加的趨勢不能得到調(diào)整，會逐漸惡化，槳葉調(diào)節(jié)用油量逐漸增加，油泵單位時(shí)間啟動次數(shù)加大，油溫增高，蓄能罐壓力油量就無法滿足調(diào)節(jié)用油量了。

（3）做好機(jī)組受油器的監(jiān)測。機(jī)組停機(jī)后，靜態(tài)情況下，做受油器漏油量的檢查，并做好記錄和豎向比較，摸索受油器運(yùn)行時(shí)漏油情況的規(guī)律。手動全行程操作幾次槳葉增減開關(guān)，排除管內(nèi)空氣，使液壓油完全充滿整個操作油管。油泵自動啟動完成后，將槳葉全關(guān)，開始計(jì)時(shí)，在此狀態(tài)下繼續(xù)操作槳葉手動開關(guān)，關(guān)槳葉，記錄油壓下降0.1Mpa所用時(shí)間;再將槳葉開至100%行程，在此狀態(tài)下繼續(xù)操作槳葉手動開關(guān)，開槳葉，記錄油壓下降0.1Mpa所用時(shí)間;做3次試驗(yàn)，記錄平均數(shù)據(jù)。了解受油器兩腔的靜態(tài)漏油量，對受油器的密封情況就有所掌握，為受油器的及時(shí)檢修提供依據(jù)。

（4）改進(jìn)槳葉的控制方式。經(jīng)過多年運(yùn)行實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)槳葉調(diào)節(jié)滯后的原因有：①受油器的工作機(jī)理決定了，正常狀態(tài)下，它一直存在一定的漏油量。受油器的安裝質(zhì)量以及運(yùn)行工況影響了漏油量的大小。在每次進(jìn)行受油器檢修時(shí)，控制好安裝質(zhì)量和密封精度。日常做好受油器漏油量的檢查。②槳葉自動調(diào)節(jié)時(shí)，伺服比例閥進(jìn)行小調(diào)節(jié)時(shí)操作力不夠，而用快開快關(guān)閥進(jìn)行大調(diào)節(jié)時(shí)，其調(diào)節(jié)精度無法滿足運(yùn)行需要。

因此，在不對調(diào)速器原有控制方式和流程進(jìn)行大范圍變動的前提下，在伺服比例閥和快開快關(guān)閥的調(diào)節(jié)流程中間增加一級調(diào)節(jié)，既滿足調(diào)節(jié)速度的需要，又滿足調(diào)節(jié)精度的要求。讓手動增減閥參與自動調(diào)節(jié)流程，而在手動控制時(shí)，維持其功能和流程不變。

當(dāng)槳葉給定值和反饋值偏差大于10%時(shí)，脈沖增減動作，此時(shí)快開快關(guān)閥進(jìn)行自動控制;當(dāng)槳葉給定值和反饋值偏差介于2%到10%（可調(diào)）之間時(shí)，脈沖增減動作，此時(shí)手動增減閥進(jìn)行自動控制;當(dāng)槳葉給定值和反饋值偏差介于1%到2%（可調(diào)）之間時(shí)，脈沖增減動作，此時(shí)伺服比例閥進(jìn)行自動控制;當(dāng)槳葉給定值和反饋值偏差小于0.5%（可調(diào)）時(shí)，脈沖增減復(fù)歸不動作，槳葉不進(jìn)行調(diào)節(jié)跟蹤，以減少調(diào)節(jié)用油量。

此方法將調(diào)節(jié)程序進(jìn)行了小范圍修改，單機(jī)增加了3組繼電器及其控制線，前兩只分別用于自動狀態(tài)下，手動增減閥工作時(shí)，對槳葉開度的增減和減少的控制，第三只用于主從切換。

這種對槳葉控制的改進(jìn)，顯著改善了槳葉給定值和反饋值的偏差，偏差長期控制在1%以內(nèi)，油泵的啟動頻率明顯降低，從原來3分鐘啟動一次延長到5～8分鐘一次，油溫最高也只到42℃，改進(jìn)后，從未發(fā)生過因調(diào)速器供油量不足，而引起的機(jī)組停運(yùn)。

3 結(jié)語

經(jīng)過多年的運(yùn)行實(shí)踐，改造后的調(diào)速器已經(jīng)適應(yīng)了石門水電站的運(yùn)行工況。通過對設(shè)備的逐漸熟悉和一步一步的改善，設(shè)備的功能得到了完全發(fā)揮，滿足了“無人值班，少人值守”的運(yùn)行要求。