苗家坝水电站调速系统安装工序、工艺要求

张金彪

（大唐碧口水力发电厂 甘肃 文县 746412）

0 概述

该调速器系统具有PID调节规律的数字式电液调速器，额定工作油压为6.3MPa。导叶接力器的全关和全开时间在6～50s范围内独立可调，并能进行两段速率关闭。调速器机械液压柜和电气柜分开设置。调速器机械液压柜置于回油箱之上，与回油箱组合为一体，调速器机械液压柜及油压装置布置在海拔高程为EL.700.8m的主厂房水轮机层，调速器电气柜布置在EL.709.0m的主厂房发电机层。调速器主要由机械柜、回油箱、电气柜、压力油罐、油压装置控制柜、漏油箱及其控制箱、阀门、保护控制元件、信号装置、仪表等组成。具有出力控制、转速控制、开度控制、水位控制、电力系统频率自动跟踪、自诊断和容错、稳定等功能。该调速器能现地和远方进行机组的自动、手动开、停机和事故停机，并能提供与电站计算机控制和监测系统连接的接口，包括硬件和软件。电液转换单元、电气反馈等均采用冗余结构，配置两套完全相同的微机调节器构成双通道冗余结构，系统采用主备运行方式，备用机自动跟踪工作机状况，并具有独立的电手动功能。冗余系统中的每一个通道，从输入至输出以及电源、测频系统、功率变送器均为相互完全独立，两套采集模块公用一个磁盘测速传感器和接力器位移传感器信号。在运行过程中随时将其中一个通道退出而不影响调速系统的正常工作，且退出的通道能进行停电检修。在调速器内部发生故障时，不造成水轮机运行不稳定和出力波动，在外部系统事故时，能保证机组安全停机。调速器能实现与电站计算机监控系统通信和时钟同步，能接受电站计算机监控系统控制信号，控制信号可以通过开关量给出及通信口数字量给出，当采用通讯口数字量给定时，有防止数字通道中断,数据量受外界干扰等安全保障措施，同时向电站计算机监控系统通过I/O口及串行通信口输出信号。调速系统具有良好的可维修性，方便维护、检查、检修与调试，能利用微机对调速器的参数、控制逻辑进行监视、修改,人机界面采用触摸屏。本电站按“无人值班（少人值守）”原则设计，采用全计算机监控方式。

1 调速器及油压装置的主要技术特性

调速器型号 WDT-80-6.3

主配压阀直径 Φ80mm

油压设备型号 YZ-2.5-6.3

额定操作油压 6.3MPa

压力油罐尺寸 Φ1390×3654mm

油罐重量 2.3t

油罐及油重量 3.1t

回油箱尺寸 1916×1900×2435mm

油箱重量 3.61t

油箱及油重量 5.41t

漏油箱容积 2.5m3

2 调速系统安装调试程序

如图1所示。

图1 调速系统安装调试程序

3 调速系统安装

3.1 调速系统安装施工依据

3.1.1 南京南瑞集团公司提供的技术文件

3.1.2 GB8564-2003《水轮发电机组安装技术规范》

3.1.3 MJB-CV-1白龙江苗家坝水电站机电设备安装工程合同文件

3.1.4 中国水电顾问集团西北勘测设计研究院关于调速器安装有关图纸

3.2调速系统安装施工准备

3.2.1 参加工作面交接验收、移交，并按机电安装要求进行现场清扫及处理。

3.2.2 根据西北勘测设计研究院提供的基准点和安装精度要求，进行测量放线工作，建立准确牢固的安装测量网点。

3.2.3 根据已得到的甘肃华研水电咨询公司苗家坝水电站工程监理部批准的施工组织设计，编报详细的安装计划和安装方案，并根据已批准的安装计划和安装方案进行备料工作。3.2.4 准备施工现场所必须的施工电源和水源，对施工设备、机具进行检查保养，确保状况良好，建立完备的安全保障措施和现场施工管理细则。

3.2.5 取得甘肃华研水电咨询公司苗家坝水电站工程监理部转发的有关图纸和技术文件，如设备零部件图、安装图、安装说明书、设备出厂检验记录和设备到货明细表。

3.2.6 参加设备开箱检查，确认数量、种类、规格无误，设备缺陷已处理。

3.2.7 参加甘肃华研水电咨询公司苗家坝水电站工程监理部组织的由中国水电顾问集团西北勘测设计研究院和南京南瑞集团公司对设计图和设备安装程序、工艺要求、质量标准的技术交底。

3.2.8 根据施工计划，对施工人员进行技术培训。

3.3 施工工艺

3.3.1 回油箱及附件安装

回油箱内应装设双层滤网,配置油位计、油位信号器和油混水信号器、检查孔、进人孔。

1）按南京南瑞集团公司图纸及有关技术要求，对设备的安装部位进行清理、测量、放线及基础件安装。

2）回油箱运至厂房安装间，用桥机吊相应机组段上游侧吊物孔，放到水轮机层的运输台车上，运至下游侧安装部位。利用预埋吊钩、导链进行就位、调整、固定。

3）按南京南瑞集团公司图纸和有关技术文件的要求，对回油箱进行严密性试验。合格后，进行彻底清扫、检查。

4）按南京南瑞集团公司图纸和有关技术文件的要求，对附件进行清扫、检查、安装和配线工作。

3.3.2 漏油箱及附件安装

漏油箱及附件安装的方法和程序类同回油箱。

3.3.3 调速器机械液压部分安装

液压元件采用模块式连接。各种液压元件有防卡、防震及防止油粘滞的措施。

具有电液转换单元、主配压阀及必要的液压元件。电液转换单元（与其它液压单元组成模块式结构）布置在主配压阀侧面，并与其采用直联形式。

保护液压控制元件的可切换的双油过滤器，过滤精度为10μm。

调速器液压传感器将信号传送到调速器电气柜上的油压表、液压控制柜上的油压表。

1）设备运至厂房安装间，用桥机吊至相应机组段上游侧吊物孔，放到水轮机层的台车上，运至下游侧安装部位。利用预埋吊钩、导链进行就位安装。

2）按南京南瑞集团公司图纸和有关技术文件，进行电液转换单元、主配压阀、双滤过器等液压元件的安装和电气配线。

3.3.4 油泵机组及附件安装

每台油压装置配两台同型号的螺杆油泵，一台工作，一台备用。二台油泵能单独或并联运行，并能互为备用，油泵配有安全阀组、逆止阀、节流阀、连接阀门、管路、管件和其它附件。

1）按南京南瑞集团公司图纸和有关技术文件要求，对设备安装部位进行清理、检查、测量、放线，安装油泵基础件，验收合格后浇筑二期砼。

2）油泵机组运至厂房安装间，用桥机吊至相应机组段上游侧吊物孔，放到水轮机层的运输台车上，运至下游侧安装部位，用导链逐一吊装到位，进行调整、固定。

3）按南京南瑞集团公司图纸和有关技术要求，进行附件的清扫、检查、安装和电气配线。

3.3.5 压力油罐及附件安装

压力油罐上装有压力信号器4个，油位信号器2套，油面指示计1套和自动补气装置，还设有安全阀、排气阀、压力表、排油阀等。

1）根据南京南瑞集团公司技术资料和图纸尺寸，进行压力油罐基础清理、检查、测量、放线和基础件安装，验收合格浇筑二期砼。

2）压力油罐运至厂房安装间，用桥机吊至相应机组段上游侧吊物孔，放到水轮机层的台车上，运至下游侧安装部位。通过预留在设备顶部的孔洞，用厂内桥机吊装就位、调整、固定。

3）在南京南瑞集团公司的指导下，对自动化元件及仪器、仪表进行校验。

4）根据南京南瑞集团公司图纸和有关技术文件要求，对罐内进行清扫、检查及强度耐压试验；进行油位计、油位开关、压力表、压力传感器、液位传感器、自动补气装置等附件安装和电气配线。

3.3.6 油压装置控制柜安装

1）根据南京南瑞集团公司图纸和有关技术文件要求，进行安装部位的清扫检查，测量、放线和基础件安装，验收合格浇筑二期砼。

2）设备运至厂房安装间，用桥机吊至相应机组段上游侧吊物孔，放到高程水轮机层的台车上，运至下游侧安装部位，进行调整、就位。

3）在南京南瑞集团公司指导下进行柜内设备和部件的检查、配线工作。施工中周围环境应干净、无杂物和积水。

3.3.7 调速器回复机构安装

调速器回复机构安装，按设计施工祥图及南京南瑞集团公司的安装说明书进行安装与调试。

3.3.8 调速器电气柜安装

调速器电气柜主要由调速器微机系统、速度监测系统、电动、手动操作系统和电源系统等设备组成。调速器的电气柜采用交直流并列供电的带滤波器及抗干扰装置的冗余电源系统。

调速器微机系统设备包括32位微处理机、显示设备、输入输出设备及接口设备。调速器微机系统与电站监控系统采用数字通信口和I/O口进行通信。

调速器具有比例、积分、微分的PID调节规律，能适应被控对象的运行工况及参数的变化，完成变参数及变结构调节、开机空载运行并网运行停机操作控制、实现操作控制方式的无扰动切换，还具有导叶开度限制、频率跟踪、离线诊断及调试、故障保护及时钟同步等功能。

1）根据南京南瑞集团公司图纸和有关技术文件要求，进行安装部位的清扫检查，测量、放线和基础件安装，验收合格浇筑二期砼。

2）盘柜开箱检查无缺陷后，运至现场吊至相应机组段相应机组段上游侧，用手动液压叉车运至相应单机安装部位就位、调整。

3）按南京南瑞集团公司图纸和有关技术文件的要求，进行柜内附件安装、电缆敷设和配线、检查。

4）在南京南瑞集团公司指导下，按制造厂图纸和有关技术文件的要求，对调速设备的控制、调节、保护、自诊断等各项功能逐一进行检查、调试。施工中周围环境应干净、无杂物和积水。

3.3.9 调速系统管路安装

1）调速系统设备之间的管路（含油压装置管路），均为南京南瑞集团公司配制成品。现场安装前，根据南京南瑞集团公司交货明细表仔细核对其数量、编号、尺寸、规格是否完整无误。

2）对安装部位进行测量、放线，检查其实际高程、尺寸与南京南瑞集团公司图纸有无出入。

3）根据南京南瑞集团公司图纸和有关技术文件，对管路、附件进行清扫检查，根据图纸进行管架、附件、管路的安装。

4）对设备之间连接附件，根据南京南瑞集团公司技术文件和国家规程、规范要求，凡需进行强度试验的，应在其试验完成后进行安装。

5）对调速系统供、排油管及供气管路，根据现场尺寸及设计图纸进行现场配制、焊接和强度试验。清扫干净后安装，再做严密性试验。

6）接力器锁锭、过速保护系统与调速器相接的管路，在相应设备安装完后，依照南京南瑞集团公司技术文件要求进行现场装配。

7）对回油箱冷却水管路，根据南京南瑞集团公司和设计图纸进行现场配制、安装。

8）系统管路中的油管路，须在场外自制的酸洗槽中对管路逐根酸洗，使用稀盐酸。酸洗后的管段放入碱池中进行中和冲洗，然后用低压风吹干；对水管路，须做水压试验检漏；对气管路，须用公用高压气系统做检漏试验，或进行水压试验检查，之后用低压风吹干。

3.3.10 调速器测速系统的安装

调速器测速设备由安装在水轮机轴上的齿盘和4个脉冲转速探测器组成的转速探测系统和速度监视系统组成。其中2个用于调速器的微机调速系统，另2个用于电手操和测速系统。调速系统的转速信号还采用残压测速方式用于微机系统和测速系统，残压取自机端PT。另外还设有1套机械过速开关作用于紧急停机回路和控制进水口快速闸门的紧急关闭。

1）调速器测速系统的设备，在水轮机总装完后的合适时段，在制造厂指导下进行安装，在充水后进行检查。

2）机械过速保护装置在制造厂已做过整定，现场在南京南瑞集团公司指导下按设计图要求进行安装及配管。

3.3.11 调速系统用透平油型号和质量，应符合南京南瑞集团公司和有关技术文件的要求。处理和化验合格后，方可使用。

4 调速系统设备及管路安装质量控制措施要点

4.1 液压元件的水平度

4.2 油泵与电机的同轴度

4.3 回油箱的水平及高程

4.4 压力油罐的垂直度

4.5 管路的配制安装工艺和焊接质量

4.6 管路连接件的密封安装质量

5 调速系统设备及管路安装安全控制措施要点

5.1 检查施工供电设施、线路布置的安全性

5.2 保障安装部位照明的可靠性和照度

5.3 检查施工通道以及为施工搭设的楼梯、脚手架等的可靠性、安全性

5.4 配备足够的消防器材和设施

5.5 经常、及时清理现场堆积物，确保易燃品的存放、使用的安全性

5.6 检查起重运输设备、吊具等的可靠性

5.7 管路安装的加固、焊接应牢靠

5.8 确保管路酸洗时施工人员及设备的安全

6 调速系统试验调试和验收

6.1 调速系统的安装检查

6.2 管路安装检查和压力试验

6.3 油泵及阀组试验

6.4 油压装置动作试验

6.5 自动补气装置和油位信号装置动作试验

6.6 导水机构及调速器系统试验

6.7 调速系统模拟试验

6.8 调速系统低油压试验

6.9 调速器特性测试

6.10 可调参数测试

6.11 调速器各部件的绝缘测定及介电强度试验

6.12 开度及负荷给定跟踪功能测试

6.13 导叶开度负荷给定跟踪功能测试

6.14 导叶开度限制测试

6.15 电手动操作机构测试

6.16 转速人工死区测试

6.17 操作回路检查及模拟动作试验

6.18 接力器不动时间Tq的测定

6.19 与电站计算机系统联合工作功能测试

6.20 在线故障自诊断及故障处理功能测试

6.21 离线诊断测试

6.22 故障保护测试

6.23 透平油的过滤及试验

6.24 南京南瑞集团公司要求的其它试验

7 调速系统试验调试

7.1 现场试验

根据南京南瑞集团公司的技术文件和GB8564《水轮发电机组安装技术规范》、GB50168《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》、GBJ303《电气装置安装工程质量检验评定标准》、DL496《水轮机电液调节系统及装置调整试验导则》、SDJ249.3《水利水电基本建设工程单元工程质量等级评定标准水轮发电机组安装工程》、SDJ57《电力技术施工及验收技术规范（热工仪表及控制装置篇）》等有关规定。应根据上述内容制定详细的试验计划和试验程序提交监理单位批准。

调速系统调整试验工作，在设备安装、管路连接、电气配线完成后，分五个阶段进行。即：油压装置调试，机械调速系统充油及手动操作试验，电气调速系统的调试、调速系统机电联合调整试验、调速系统与LCU的联控调试试验及系统无水模拟试验。

7.1.1 油压装置试验

1）油压装置各设备、管路、元件的安装检查；2）油压装置管路系统安装检查和压力试验；

3）油压装置电动机的绝缘电阻、极性、直流电阻测试；4）油压装置控制屏二次回路接线的正确性检查；

5）控制屏的二次接线和电缆的绝缘电阻检查测试；

6）油压装置的启动试验以及电动机的运行情况检查；

7）油压装置各部位的压力、油位等开关量、模拟量反馈信号的检查；

8）油压装置动作试验（包括油压装置手动、自动运行方式试验，主、备用油泵的手/自动的切换试验，主用动作、备用动作、高/低压报警、补气起/停等压力动作整定值校核试验，压油罐、回油箱各种高/低油位报警、补气起/停等油位动作整定值校核试验，自动补气装置的动作试验）；

9）油压装置压油泵卸载阀的卸压整定值校核；

10）压油装置安全阀动作值校验；

11）压油罐过高/过低油压报警，压油罐过高/过低油位报警，回油箱过高/过低油位报警，所有报警信号的开关量、模拟量信号的输出检查，以及送LCU监控系统的信号点对点正确性检查；

12）根据PLC程序进行的整体动作流程验证试验；

13）南京南瑞集团公司、监理单位要求的其它试验项目。

7.1.2 机械调速系统的充油及手动操作试验

1）调速系统的管路清理、耐压以及充油试验；2）液压操作柜的调整；

3）手动操作液压机构，进行导叶开启/关闭试验；

4）导叶分段开启/关闭时间的调整试验；

5）导叶开启/关闭时间的调整试验；

6）导叶开度限制机构的调整。

7.1.3 电气调速系统的试验

1）电调柜的交直流工作电源的检查测试；

2）调速器各部件的绝缘测定及介电强度试验；

3）电调柜内的程序正确性检查；

4）电调柜的所有输入/输出的开关量、模拟量信号的检查；5）电调柜内的变送器校验；

6）导叶位置传感器对应导叶全开/全关位置的0%-100%信号输出校验；

7）主配压阀位置传感器的调整以及信号输出校验；8）电气测速装置的检查校验和整定；9）调速器特性测试；10）可调参数测试；

11）开度给定跟踪功能测试；12）负荷给定跟踪功能测试；13）导叶开度限制测试；14）转速人工死区测试；

15）接力器不动时间Tq的测定；16）离线诊断测试；17）故障保护测试；

18）在线故障自诊断及故障处理功能测试；19）与电站计算机监控系统通讯测试；20）操作回路检查及模拟动作试验；21）制造商要求的其它试验。

7.1.4 调速系统机电联合调整试验1）机械液压柜现地操作开/停机试验，各部测量信号正常；2）电气柜手动开/停机试验，导叶开关正常，无发卡情况；3）调速器静特性试验，录制接力器行程与导叶开度的关系曲线；

4）电气柜手/自动切换试验，接力器应无摆动想象；

5）在导叶开启状态下，模拟各种事故关机信号试验（事故低油压、瓦温过高、剪断销剪断、机组过速等），调速器应能立即可靠关机，并发出相应的信号。

7.1.5 调速系统与LCU的联控调试试验

1）在各自系统的分步调试完成以后，进行调速系统与机组LCU之间的联控调试试验；

2）进行I/O信号及控制回路的点对点测试，控制信号以及反馈信号均正确可靠；

3）LCU操作开/停机试验，导叶开关良好；

4）模拟LCU发出的各种事故停机信号，导叶关闭正常。

7.2 试验数据和报告

每个试验完成以后，安装单位向监理单位提交试验结果和试验报告一式六份。报告应包括下述内容：每项试验的描述，试验方法和仪表，试验参加人员名单，测量仪表的校准，试验程序，测试数据表，计算举例，包括最终调整、整定值和性能曲线的试验结果，关于试验结果的讨论和最后的试验结论等。

［1］GB8564水轮发电机组安装技术规范[S].

［2］GB50168电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范[S].

［3］GBJ303电气装置安装工程质量检验评定标准[S].

［4］DL496水轮机电液调节系统及装置调整试验导则[S].

［5］SDJ249.3水利水电基本建设工程单元工程质量等级评定标准水轮发电机组安装工程[S].

［6］SDJ57电力技术施工及验收技术规范:热工仪表及控制装置篇[S].

［7］IEC60308水轮机调速系统试验国际规程[S].