比例阀控制可编程调速器在象山水电厂应用

2011-04-09雷加辉戴延军

黑龙江水利科技 2011年1期

雷加辉，戴延军

(黑河象山水电厂，黑龙江黑河164300)

1 引言

黑河象山水电厂装机容量18.32 MW，装有 4台(3×6+1×0.32)MW水轮发电机组。机组与两台容量16 MVA和8 MVA双绕组和三绕组变压器组成了扩大单元接线。电能输送以一回110 KV电压等级接入黑龙江电网。多年平均发电量4 130×104kW·h，装机年利用小时数2 294 h。

2 调速系统现状及改造原因

该厂原应用SDT－300型调速器，产品年代久远，调速器控制机构采用交流三相异步电动机来驱动涡轮涡杆控制导水机构，无闭环控制环节，无法实现单机孤立运行，并网时调节困难，影响水轮发电机组安全稳定运行，综合以上不利因素对该调速器进行了产品升级和改造。

3 调速器改造部位

机械部分。将涡轮涡杆和杠杆改为电磁比例换向阀和液压随动装置来实现驱动导水机构。随动系统采用囊式蓄能器，接力器采用液压外置形式布置，电气部分。将三相异步电动机控制部分改为可编程PLC来实现控制比例阀，电气－－－机械信号转换采用高速直流电磁比例换向阀，最终形成了闭环控制。

4 比例阀控制可编程调速器的特点

比例阀控制可编程调速器在电气控制部份上采用可编程序控制器(PLC)配以比例集成式电液随动装置及相应的油压装置构成一个完整的电液调速器。其主要特点为:①电气部分采用可靠性极高的可编程序(PLC)控制器为其硬件的控制主体，软件采用实时变结构、变参数、自适应并联PID调节程序，实时故障检测、诊断、报警及保护程序，不良工况限制程序等。可适时辨识空载、并网、和孤立运行等不同工况，可靠性高，稳定性好，带孤立负荷能力较强。②具有残压测频，频率跟踪等功能，能快速并网。③触摸显示屏能显示调速系统的运行状态和主要参数，如机频、网频、导叶开度、调节器输出等调节的诸多参数，具有多种显示界面，包括调速器的各种状态及故障指示。④高可靠性:关键硬件全部采用国外成熟的新技术，如PLC、触摸屏(GOT)及电源等，电气部分硬件可靠性有保障，MTBF达30万小时以上;硬件各模块之间采用端子螺钉压接式连接方式，无焊接、无插接，确保连接牢固可靠采取有效防雷击、防浪涌措施，采用金属封闭式调节器机箱和封闭控制柜体，有效地防止空间电磁辐射，提高装置抗干扰能力;采取交流、直流双路互为备用的供电方式，同时允许有较大波动范围，增强装置对各种电源的适应能力。⑤易操作性:由于触摸屏人机界面的引入，使得各种运行操作异常简单，只要了解发电厂的运行规程，即可完成对机组的各种控制操作。⑥可扩展性;由于PLC的硬件采用功能模块化结构，可对调速器进行功能扩展，只需增加必要的功能模块，并升级相应的软件即可。⑦安全保护性:由于YWT－3000－16－TS 3FN型调速器具有完善的容错及故障处理系统，当调速系统中发生非致命性故障时，装置仍可“容错”运行，通过装置的故障保持功能或改变运行方式，在故障处理系统的指导下，维护人员可不停机进行故障处理，提高机组的利用率。

5 比例阀控制可编程调速器的原理

调节器主要由控制单元、模拟量输入单元、信号处理和比例阀驱动模块及触摸屏等组成，其中控制单元主要负责调节程序的执行、PID调节计算，其结果控制模拟量和开关量的输出，提高了响应速度。模拟量信号:接力器位移信号的采集由A/D模块来完成，每个扫描周期采集一次，采集到的模拟量信号转换为数字量并经滤波后，用以显示并参与PID调节计算，计算结果由PWM输出(控制单元内置)，通过功率放大器控制比例阀工作。此外，信号处理模块负责将来自机组PT和电网PT的频率信号进行隔离、降压、整形后送至基本单元的高速端口，采用脉冲计数法实现对频率的测量。