SWT2000调速器的运行优化

刘成军

摘 要：介绍石门水电站SWT-2000调速器的调节流程、应用中存在的问题、改进步骤。

关键词：调速器;问题分析;改进步骤;石门水电站

石门水电站1～3號轴流转浆式水轮发电机组调速器采用南瑞公司的SWT-2000变参数变结构双微机调速系统。该系统是双PCC控制的插装阀式微机调速器，3台机组的单机容量均为13MW，操作油压为6.3Mpa。三台机组的年发电量占全站8台发电机组总发电量的80%以上。

1 调速器存在的问题分析

SWT-2000调速器由电气调节装置和液压调节装置组成。电气部分由两套PCC2003可编程控制器+第三方智能切换PLC及手动综合控制模块组成。机械部分电液转换单元采用BOSCH伺服比例阀+高速数字阀组成。

（1）调速器的自动调节流程如下：

小调节流程：电气控制信号（连续电压）——伺服阀功放——伺服比例阀——接力器。

大调节流程：电气开关量信号（断续脉冲）——快开快关阀——插装阀——接力器。

在需要大调节时快开快关阀与伺服比阀同时对接力器配油，当与给定值还差8%时，快开快关阀关闭，此时伺服比例阀继续对接力器配油，直到给定值为止。理论上，这样既满足了系统对速动性的要求同时又满足了系统对控制精度的要求。

（2）紧急停机操作是通过快关阀完成，其直接控制插装阀完成关方向动作。

（3）手动控制流程为：手动控制开关（切换阀——断续脉冲——手动阀——接力器）。

2013年起，该站的调速器陆续随水轮发电机组的改造，也进行了更新投运。经过几年的运行实践，调速器基本达到了改造的技术要求，满足了机组的一般运行。但是在运行一段时间后，也渐渐暴露出桨叶调节滞后，耗油量大，长期运行产生液压油温偏高现象。

在水头变化大的工况下，长期开机时，调速器桨叶给定值与桨叶反馈值相差2%～5%，桨叶的液压阀组一直处于大范围跟踪调节工作中，液压油需用量变大，油泵启动频繁，液压油温度升高，最高可达47℃。此时调速器油压装置的油泵组，其先导式溢流阀的整定值会向下偏移，油泵提前泄油，工作时间变长;长时间在这种非正常情况下，最终油泵只会连续运行，持续发热，而供油量不足以满足机组调节的用油需求，发生被迫停机或低油压停机事故。

2 调速器的改进步骤

（1）因设备投运初期，人员和新装置都处于磨合、适应、摸索期，多次发现油泵先导式溢流阀提前泄压后，怀疑溢流阀存在缺陷;将控制压力为10Mpa的溢流阀，更换为控制压力为20MPa的同系列型号后，经过一段时间的发电运行，溢流阀提前泄压的状况得到缓解。但是机组在水头变化大的工况下，连续运行，油泵单位时间的启动次数继续增加，油温并未降低，仍处于高温状态。此方法并没有解决供油量不足的问题。

（2）水头变化频繁时，桨叶的反馈值与给定值相差比较大，桨叶的调节跟不上调速器的给定值，调节严重滞后。经过多次的实际观察和反复试验，在此种状况下，可进行如下的操作：操作桨叶手动增减开关，将桨叶反馈值人为增加到给定值附近，并略微提前一点，维持机组的运行状态，尽量不进行负荷的增减操作。可以大大缓解反馈值与给定值的差值，降低油泵的启动频率。但这就要增加设备巡视次数，及时发现差值有增加的趋势时，就及时进行调整。若增加的趋势不能得到调整，会逐渐恶化，桨叶调节用油量逐渐增加，油泵单位时间启动次数加大，油温增高，蓄能罐压力油量就无法满足调节用油量了。

（3）做好机组受油器的监测。机组停机后，静态情况下，做受油器漏油量的检查，并做好记录和竖向比较，摸索受油器运行时漏油情况的规律。手动全行程操作几次桨叶增减开关，排除管内空气，使液压油完全充满整个操作油管。油泵自动启动完成后，将桨叶全关，开始计时，在此状态下继续操作桨叶手动开关，关桨叶，记录油压下降0.1Mpa所用时间;再将桨叶开至100%行程，在此状态下继续操作桨叶手动开关，开桨叶，记录油压下降0.1Mpa所用时间;做3次试验，记录平均数据。了解受油器两腔的静态漏油量，对受油器的密封情况就有所掌握，为受油器的及时检修提供依据。

（4）改进桨叶的控制方式。经过多年运行实践，发现桨叶调节滞后的原因有：①受油器的工作机理决定了，正常状态下，它一直存在一定的漏油量。受油器的安装质量以及运行工况影响了漏油量的大小。在每次进行受油器检修时，控制好安装质量和密封精度。日常做好受油器漏油量的检查。②桨叶自动调节时，伺服比例阀进行小调节时操作力不够，而用快开快关阀进行大调节时，其调节精度无法满足运行需要。

因此，在不对调速器原有控制方式和流程进行大范围变动的前提下，在伺服比例阀和快开快关阀的调节流程中间增加一级调节，既满足调节速度的需要，又满足调节精度的要求。让手动增减阀参与自动调节流程，而在手动控制时，维持其功能和流程不变。

当桨叶给定值和反馈值偏差大于10%时，脉冲增减动作，此时快开快关阀进行自动控制;当桨叶给定值和反馈值偏差介于2%到10%（可调）之间时，脉冲增减动作，此时手动增减阀进行自动控制;当桨叶给定值和反馈值偏差介于1%到2%（可调）之间时，脉冲增减动作，此时伺服比例阀进行自动控制;当桨叶给定值和反馈值偏差小于0.5%（可调）时，脉冲增减复归不动作，桨叶不进行调节跟踪，以减少调节用油量。

此方法将调节程序进行了小范围修改，单机增加了3组继电器及其控制线，前两只分别用于自动状态下，手动增减阀工作时，对桨叶开度的增减和减少的控制，第三只用于主从切换。

这种对桨叶控制的改进，显著改善了桨叶给定值和反馈值的偏差，偏差长期控制在1%以内，油泵的启动频率明显降低，从原来3分钟启动一次延长到5～8分钟一次，油温最高也只到42℃，改进后，从未发生过因调速器供油量不足，而引起的机组停运。

3 结语

经过多年的运行实践，改造后的调速器已经适应了石门水电站的运行工况。通过对设备的逐渐熟悉和一步一步的改善，设备的功能得到了完全发挥，满足了“无人值班，少人值守”的运行要求。