浅谈双反馈定位式调速器在水电厂的应用

夏忠林，肖仰国，杨双

（贵州黔源电力股份有限公司引子渡分公司，贵州 平坝 561100）

1 调速器的选择

对水轮机调速而言，水轮机调速器经历了多种形式的发展和进步。特别是在电气控制部分采用了数字技术，构成了“数字式调速器”，而在机械液压部分还相对落后。首先，在油压上，液压行业的油压早就达到了31.5MPa，而大型调速器最高油压仅为6.3MPa，造成主配压阀体积庞大、结构复杂、制造困难。

双反馈调速器系统（如图1）实质上是一个双反馈大流量比例阀。系统压力油和回油都可作为反馈控制源，故为“双反馈”。一般的比例阀，压力和通径均较小，本系统主配通径可达80mm、100mm、150mm、200mm、250mm，压力可达31.5MPa，流量和压力范围大大提高，为“大流量控制阀”。双反馈调速器的原理是压力油口8与功能分选阀13连接，功能分选阀13与比例阀14连接，比例阀14通过单向阀15与两位六通阀16连接，两位六通阀16的P口和T口分别与双反馈定位式大流量控制阀的控制油口10和复中油口5连接；在主油路与控制油路之间连接紧急停机阀组17和21；在比例阀14的两个控制口经液控单向阀15通过两个串联的液压逻辑阀18a和18b与两位六通阀16的两个控制口连接。可将两条油路接通或隔断，可实现控制油路和复中油路的自动切换。控制油从P口进，T腔流出。通过原理创新、工艺改进，这种比例阀不仅可以用于水电调速器领域，也可广泛应用于钢铁、冶金、能源、化工等领域的液压工程应用。

图1 双反馈调速器系统

2 双反馈定位式调速器的优点

（1）正常工作静态油耗小。以引子渡2号调速器安装为例，调速器静态漏油量实际测量数据为4mL/min，远低于规程要求值50mL/min，调速器安装完成后，压油装置油泵启动间隔时间为10h一次，相比以往4h一次油耗大大降低，环保和节能方面都大有改善。

（2）调节精度高。试验显示接力器不动时间小于0.12s，主配反应时间0.02s，特别是一洞多机的水电厂一次调频很难满足规定要求，新调速器无论在开度模式下、频率模式下、功率模式下的一次调频均符合规程要求，调节精度和速率特别突出。

（3）可靠性高。双反馈定位调速器确保流量放大级活塞的定位及精度，在流量放大级衬套上设计两个反馈孔，下反馈孔通压力油，上反馈孔通回油，从而实现“双馈活塞定位，液压复中”，达到符合我国国情的具有“自复中”功能的主配压阀功能，结构简单新颖独特，可靠性高。不需要调整流量放大及活塞的机械位置，稳态工作无漂移，成倍提高了可靠性。

（4）调节速率快。为改善加工工艺，引子渡发电厂将先导控制级和流量放大级作成两件，将先导控制部分采用一个不变的标准结构，要改变流量放大级的通油能力，在保证流量放大级压差面积在ΔS=13～20cm²的条件下，只需改变流量放大级活塞直径和相应管路的通径即可。由于将流量放大级活塞和先导控制级活塞分为两件，减轻了流量放大级活塞重量，提高了流量放大级的频率响应时间和动态响应能力。

3 改造后的成果

3.1 调速器特性试验

按要求规程，新调速器要进行静态特性、空载特性和负荷特性试验，选择调速器最优化的调节参数，使调速器各项指标满足发电机需要和电网安全运行的需要。

（1）调速器静态特性试验。将接力器关至0。频率从50Hz开始每0.3Hz变化一次，使接力器行程单调上升或下降，在导叶接力器行程每次变化稳定后，分别绘制频给升高和降低时的调速器静态特性曲线。通过试验得到调速器控制的水轮机转速死区为0.007%，静态试验数据满足要求。

（2）负载特性试验。机组并网符合稳定运行，作负荷扰动，测试调速器负荷扰动性能，调速器特性试验数据是严格按照国家标准和行业规程进行，通过试验数据，确认调速器动作正常，调速器扰动性能满足规程要求。

3.2 一次调频试验

根据发电机和电网的依存关系，要求充分发挥发电机组的一次调频功能，使发电机组随时响应电网功率和频率的变化，提高整个电网的频率控制水平和电能质量，确保调速器满足电厂需要。

一次调频频率扰动试验曲线（如图2）。

图2 一次调频频率扰动试验曲线

通过对调速器系统进行测试、调整、参数选择和缺陷处理，试验结果为调速器一次调频性能满足系统要求。

3.3 甩负荷试验

新安装调速器通过甩负荷试验测量主机的振动、转速上升率、水压上升率、电压上升率等重要指标，来判定是否满足调保计算和规程规范的要求，通过试验数据设置最优工况的参数，确保调速器满足生产要求。

试验数据表（如表1）。

表1 试验数据表

甩100%负荷曲线（如图3）：

图3 甩100%负荷曲线

通过甩负荷试验，调速器满足调保计算及规程要求，调速器不动时间为0.122s，停机过程中分段关闭拐点及两段调节速率均符合调保计算，在机组开机、停机、减负荷等操作过程中，调速器动作正常。

4 结语

双反馈定位式调速器的控制水平要明显好于改造前并优于国标，采用自复中技术后调速器在控制过程中更精确复中、无漂移，调速器性能更优越，使机组安全、稳定、高效地运行，满足电网对调速器控制品质的要求。