浅谈漫湾电厂机组调速器主令控制器改造

刘凯

【摘 要】水轮发电机组调速器主令控制器可提供导水叶全开、全关、空载等开度信号，用于机组辅助设备控制和监控系统状态监视，但其在运行过程中，会出现位置偏移的现象，导致可靠性不高，采用行程开关提供导水叶的开度信号后，可解决上述问题。本文结合漫湾电厂的设备改造，介绍了机组调速器主令控制器改造为行程开关的情况。

【关键词】调速器；主令控制器；行程开关

引言

漫湾电厂位于澜沧江中游，是云南省第一座百万千瓦级水电站。电厂2-6号水轮机型号为HL231-LJ-550，额定水头89m，最大水头100m，最小水头69.3m，设计流量316m3/s，额定出力255.1MW，额定转速125r/min。调速器液压系统额定工作油压4.0Mpa，主配压阀直径：100mm，主配压阀最大工作行程±15mm，导叶接力器行程660mm。漫湾电厂2-6号机组调速器导水叶全关信号取自行程开关和主令控制器，导水叶全开、空载开度、5%开度信号取自主令控制器，上述导水叶开度信号用于机组状态监视、制动风闸、导叶接力器锁锭及筒阀控制重要回路。

一、导水叶开度信号作用

水轮发电机组在停机后，导叶全关，机组的转速下降，但由于水轮机在低转速下会破坏轴承的油膜，导致轴承摩擦过大、温度升高而烧损，所以须投入制动风闸，使机组在低转速运行的时间缩短，迅速停止转动。导叶在全关位是风闸自动投入的条件之一。水轮发电机组停机，在导叶全关后，需投入导叶接力器的锁锭，以防导叶被水冲开，使机组低转速旋转，破坏轴承的油膜。导叶在全关位是导叶接力器锁锭自动投入的条件之一。水轮发电机组的主阀只能静水开启，为防止主阀动水开启，需将导叶全关的信号作为其开启的闭锁条件。水电站计算机监控系统需将机组导叶全关、全开、空载开度的信号作为机组状态的判别或监视。

二、转角式主令控制器

（一）工作原理。主令控制器开关盒一边安装有多个磁感应开关，主轴上装有多根调整轴，调整轴的端面上内置磁单元，调整轴可以绕转轴旋转来调节转角，通过锁紧螺丝固定在主轴上。主轴在旋转过程中，带动多个调整轴旋转，当旋转到对应磁性开关时，磁性开关动作，发出主令角位移信号。反馈钢丝绳是调速器的重要组成部分，传递着导叶接力器动作后的位移量。

（二）运行状况。漫湾电厂2-6号机组调速器主令控制器传送导叶全开、全关、空载开度、5%开度的信号，行程开关仅传送导叶全关的信号。行程开关全关和主令控制器全关信号并联后送至风闸控制回路；一路行程开关全关信号送至筒阀控制回路与锁锭控制回路；一路行程开关全关信号送至监控；主令控制器的全开、开关、空载开度信号送至监控，5%开度信号送至推力外循环控制回路。从漫湾电厂2-6号机组调速器主令控制器投运至改造前的使用情况来看，其可靠性不高，经常出现位置偏移的现象，需要人为的调整，增加了维护人员工作量，另外，主令控制器导叶位置节点信号不灵敏成为影响机组自动开停机成功率的不利因素，给机组安全运行带来隐患。由于机组风闸投入、锁锭投入、筒阀开启都需将导水叶全关信号作为其闭锁条件。当主令控制器出现位置偏移，或仅靠一路行程开关的信号作为控制闭锁的条件时，一旦行程开关不可靠，就会导致机组制动风闸和锁锭无法正常投入、筒阀不能正常开启，将导致机组惰性停机或开停机失败。若调速器导叶反馈钢丝绳调整不当，反馈钢丝绳出现过行程或欠行程现象，将会导致导叶反馈钢丝绳易断裂或脱落，影响机组的正常运行。

三、行程开关

（一）工作原理。行程开关，是控制工作机械的运动方向或行程大小的主令电器。当工作机械压到开关的控制钮时，开关内部的触头进行转换，使工作机械的运动方向发生变化；当机械作用去除后，开关内部的触头便自动恢复到原来状态。为了将工作机械发出的信号传递给行程开关，在工作机械上通常装有一固定在其运动部件上的触块，触块可通过行程开关上的传动杆将机械力传递给控制钮。传动杆有直动式和摆动式，后者装设了滚轮。当触块与其接触时，摆动杆摆动，并且通过与之联结的凸轮压迫控制钮。采用直动式传动杆和具有单滚轮的传动杆行程开关，在施加于杆件或滚轮上的外力消失后，即与触块脱离接触后，开关能自动复位。采用具有双滚轮的传动杆行程开关，当外力去除后，开关自身无法复位，必须待触块作返回运动再次与滚轮接触时，借助于外力的作用复位。

（二）改造情况。介于漫湾电厂2-6号机组调速器主令控制器的运行情况，决定拆除主令控制器及反馈钢丝绳，用行程开关进行替代，另外，锁锭控制回路和筒阀控制回路共用一路导叶全关信号，可靠性低，两控制回路应各引入一路导叶全关信号。利用机组检修期间，在调速器导叶接力器旁边加装几组行程开关，由五个导叶全关行程开关和导叶全开、空载、5%开度的三个行程开关组成，与原来的三个导叶全关行程开关配合使用，用于提高导叶开度信号的可靠性。行程开关改造后的使用情况为：两两导叶全关行程开关并联后分别用于风闸控制回路、锁锭控制回路、筒阀控制回路；两路导叶全关信号单独传送至监控；导叶全开、空载开度信号分别传送至监控；导叶5%开度信号传送至机组推力外循环控制回路。这种采取行程开关两两并联的方式，即使其中一个行程开关出现异常，也不会影响设备的正常运行。

四、改造内容

（一）概述。根据机组检修安排，拆除机组现有的调速器主令控制器，在水机室原有的全关行程开关上端装设四组行程开关作为全关信号，在下端增设一组行程开关，与原三组行程开关并排；在原有的全关行程开关的水平方向上装设三组行程开关作为全开、空载、5%开度信号；拆除主令控制器上的所有电缆及反馈钢丝绳；重新敷设行程开关送至各个负载的新电缆。（二）改造工序。（1）原调速器主令控制器及反馈钢丝绳拆除；（2）新的导叶行程开关支架制作及焊接；（3）新的导叶行程开关安装；（4）导叶行程开关至各个负载的新电缆敷设；（5）新电缆信号接入及回路检查；（6）旧电缆拆除；（7）新加装行程开关的各节点调试，回路试验。

五、改造后运行情况

机组调速器导叶行程开关有两路全关信号分别传送至监控系统，导叶全关信号1和导叶全关信号2。在监控系统机组开机条件中，两者是或门的关系，只要其中一个信号有效，则机组开机条件满足，如两个信号同时失效，则机组开机条件不满足，导致机组无法自动开启。4号机组调速器主令控制器改造为行程开关后，机组在停机状态时，监控系统会间歇性的采集不到导叶全关信号1，导叶全关信号2则显示正常。利用机组停机备用机会，对该信号进行了检查处理。通过测量监控系统机组现地控制单元端子上导叶全关信号1的电压，发现导叶全关后，行程开关1的节点实际并未导通，导致监控系统上导叶全关信号1无显示。进一步检查行程开关后，发现导叶接力器上的触块接触导叶全关信号1行程开关上的传动杆不到位，导致行程开关的接点实际未导通。对该行程开关的传动杆位置进行调整后，检查监控系统侧导叶全关信号1显示正常。其余机组在运行过程中运行情况良好，未出现类似异常情况。

六、结束语

水轮发电机组调速器主令控制器在运行过程中，会出现位置偏移的现象，可靠性不高，经常需要人为的调整，增加了维护人员工作量。将调速器主令控制器改造为行程开关后，提高了设备的可靠性，保证机组稳定运行，减少了维护人员的工作量。在安装行程开关时，应保证安装的工艺质量，使行程开关的接点能可靠接通，同时，导叶接力器上的触块也不宜与行程开关的传动杆接触过紧，以免长时间接触冲击，折断行程开关传动杆。

参考文献：

[1]DA-R转角式主令控制器技术资料.