陈田水电站增效扩容改造中微机调速器

林景山

摘 要：国家出台了农村水电增效扩容改造优惠政策，在此政策的惠及下，陈田一级水电站列入全国第二批增效扩容改造项目。水轮机调速器设备改造选型很重要，按照水利部出台《农村水电增效扩容改造项目机电设备选用指导意见》要求，结合陈田一级水电站实地情况，如：水轮机调速采用手动操作机构，灵敏度较差，调速器零部件严重磨损，手动操作机构失灵，不能适应当前水电站的安全运行的要求，设备隐藏故障，巡视检查强度大，电站调速器改造的当务之急是提高电站运行质量，有效促进电站和谐运行。

关键词：调速器选型；工作基本原理；运行维护

引言

水轮发电机组能够把水能变成电能，供用户使用。水电站在向电力网络供电的时候，需要确保供电的安全性、可靠性、电压、频率的稳定性。因用户端的负荷变化会使电力网络的电压和频率也随着变化，此刻水电站发电机的电压自动调节调整系统会自动调节使其电压恢复到其额定值（频率50Hz），或保持在其许可范围内（偏差不应超过±0.2Hz），频率的调节是由水轮机的调速器来完成。

随着微机技术发展，在增效扩容改造中，水轮机调速器选型很重要，按照水利部出台《农村水电增效扩容改造项目机电设备选用指导意见》要求，同时结合陈田一级水电站实地情况，通过专家结合水电站水轮机组实际运行情况论证后确定选用新型CYWT-300微机调速器。将有力提高电站安全和谐的生产运行能力。

1 选用CYWT-300调速器的优势

CYWT-300微机调速器是专为水轮发电机组设计的一种新型调速器，采用了先进而成熟的电子技术和现代液压技术，具有结构简单、运行可靠、性能稳定、操作维护方便、易懂等特点。有力的对接力器进行控制，使调速器在水电站运行中可靠而稳定地自动运行调节，发挥了最大经济效益。该调速器油压设计为：16MPa，调速功设计为：1000Kg·m。接力器设计为内置。具体有：（1）采用了电子技术和液压技术，结构简单，运行可靠，具有优良的速动性及稳定性。（2）采用囊式蓄能器储能，胶囊内所充氮气与液压油不接触，油质不易劣化；胶囊密封可靠，长期运行不要补气，电站可省去气系统及相应的辅助设备。（3）液压器件为厂家定型生产，标准化，系列化，集成化程度高，质量可靠，性价比高，易宜采购。（4）工作油压高，体积小，重量轻，耗油量少，电站布置方便、整洁、美观。

2 微机调速器的基本功能为自动控制功能和自动调节功能

以下介绍CYWT-300调速器的工作基本原理：（1）自动调节。水轮发电机组运行工况多变，在不同时间运行工况下调速器需要采用不同的控制结构、应用各种控制规律和调节参数，以完成调速器自动调节。调速器其控制规律的形成和系统结构的动作改变都是由软件（即调速器程序）实现，达到自动控制目的。（2）自动开机时，机频与频给的差值通过PID运算后传递到数字阀综合放大板。（3）自动停机时，机组在自动运行前提下，发出停机指令，接力器自动关至全关位置，转速逐渐下降至零。（4）手动与自动切换。微机调速器在手动运行与自动运行中互相切换可随时无条件、无扰动地进行。在自动运行时，当微机调速器电气部分发生故障时，调速器便可无扰动地切为手动，手动指示灯亮为切换成功。要恢复自动时，也可在电气操作柜上操作手动按钮，将调速器切换为自动运行。手动运行与自动运行的切换，只要电气部分工作正常，导叶接力器是不会产生摆动的。（5）手动操作。手动运行可分为电手动和纯手动两种方式，电气无故障时，可通过电控柜上增、减给定按钮控制数字球阀，从而控制导叶接力器位置，即电手动方式；电气故障时，可通过操作数字球阀上的开、关把手控制数字球阀，从而控制导叶接力器位置，即纯手动方式。（6）紧急停机。紧急停机时，无论在自动工况还是手动工况下，只要电气无故障，紧急停机继电器动作，输出全关信号，控制接力器全速关闭；电气故障时，须操作手动操作阀和数字球阀上的开、关把手使接力器关闭，使机组快速停机。

3 调速器的应用

调速器是水轮发电机组系统安全、可靠地运行起着很大的作用，同时影响着电力网络向用户供电的质量及可靠性。在实际运行时如何加强调速器系统的运行维护，是提高其运行的安全可靠性。结合设备出厂说明书要求，在安全使用时建议以下几点运行、维护及应注意事项。设备在投入使用前，请务必熟读此说明书。在熟悉CYWT-300调速器设备相关知识、安全信息和注意事项前提下使用。

3.1 警告

（1）只准使用氮气，氮气纯度必须大于或等于99.8%；（2）严禁使用氧气及其他气体；（3）如果错误，就可能发生爆炸。

3.2 注意事项

（1）蓄能器是受法律管制的压力容器，使用前和使用时请咨询并遵守当地现行法规。囊式蓄能器制造许可证编号：TS2210273-2014，型号：NXQ-A25/31.5-L，容积（L）：25，重量（kg）：78.5，温度：-40℃～+93℃，压力（MPa）：31.5。（2）请使用清洁的46号汽轮机油，每台总用油量250L。（3）电动机使用的交流电源：AC380V，注意相序，第一次启动注意旋转方向。如果错误，就可能烧毁油泵。（4）接入工作电源DC220V时，注意区分正负极。如果错误，就可能烧毁电气元件。

3.3 运行

（1）手动运行时，调速器系统不起自动转速调整作用，但运行值班人员可以直接从面板上查看调速器所处的工作状态等。开机停机及增减负荷等操作，均由手动操作按键或操作数字球阀的关把手（开、关）完成。（2）调速器若处在手动状态稳定运行且无电气故障，允许操作切换调速器自动按钮至自动运行。也可自动运行向手动运行切换。（3）停机运行时，当调速器接到“停机”指令时，在自动或手动运行的调速器系统调节至空载状态运行，即调速器把接力器关至全关位置。（4）开机、停机、并网、带负荷等操作要认真填写操作票，逐项执行。

3.4 维护

（1）电气部分的维护。调速器的电气控制柜位于回油箱上面，柜体前门及左右门均可打开，便于调试和检修。调速器的电控柜主要由可编程控制器（简称可编程，英文简称PLC）、频率信号接口板（简称信号接口板）、数字阀综合放大板（简称驱动板）、触摸屏、电源系统等组成。CYWT-300微机调速器的电气控制柜设计位于回油箱上面，柜体前门及左右门均可打开，便于检查和检修。压力表的接触点用久后易氧化发黑、有毛刺，影响接触能力，应及时予以修复或更换。（2）机械部分的维护。运行中应时刻观察调速器回油箱的压力油的清洁度，保证系统可靠工作。观察吸油滤油器、双滤油器的滤芯应做定期清洗或更换。（3）蓄能器的维护。a.充气阀密封不严，卸压后更换充气阀；b.充气阀与充气阀座密封不严，卸压后更换垫圈；c.胶囊破损，卸压后更换胶囊。更换胶囊时，蓄能器应从系统上卸下才能更换；d.阀体、充气阀座与壳体连接处漏油，卸压后更换O型密封圈，未卸压可更换。

4 注意事项

（1）起动开度时限制开机时接力器开度的大小。若开机时发现机频升不到50Hz，可将起动开度加大。（2）开度限制可在0-99.9%范围之间任意调整，以便限制接力器的开度能最大。若机组在自动运行状态，机组负荷不能继续增加至最大，应先检查是否已达到开度限制最大值。（3）若机组在手动运行状态时电气故障，则调速器将不能切为自动运行。（4）人工死区Ic为0或者太小，并网后接力器会因频率波动而频繁动作调节；永态转差系数Bp为1或者太小，并网后机组负荷会因网频的升降而明显变化。（5）若空载不稳定，首先检查比例、积分、微分参数，尤其是积分参数。（6）手动运行时发“停机”令无效。只有手动关机及紧急停机才能使机组停下。

参考文献

[1]GYWT系列高油压微机调速器说明书[S].

[2]水轮机调速器与油装置标准汇编[S].

[3]水电站机组自动化运行与监控[S].