陳芬環(huán)，李 軍

（安康水力發(fā)電廠，陜西 安康 725000）

1 改造的原因

水輪機調(diào)速器是水輪發(fā)電機組重要控制設備，它的作用就是通過調(diào)節(jié)水輪機導葉開度使機組的轉(zhuǎn)速（頻率）控制在允許范圍之內(nèi)，并實現(xiàn)機組開、停機和增減負荷等功能。所以水輪機調(diào)速器性能的好壞直接影響水輪發(fā)電機組的運行。隨著電網(wǎng)容量的不斷增加，對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性提出了更高的要求，不僅要求所有并網(wǎng)機組必須投入遠程自動發(fā)電控制（AGC）和一次調(diào)頻，而且對水輪機調(diào)速器的速動性和穩(wěn)定性都提出了更高的要求。

藺河口電站1號機組調(diào)速器為上世紀末的產(chǎn)品，是由東方電機廠生產(chǎn)的HGS-H3220步進式調(diào)速器，由于技術(shù)所限加上元器件老化，調(diào)速器存在許多缺陷：

（1）調(diào)速器不能根據(jù)運行工況自動調(diào)節(jié)參數(shù)，無法分別對空載參數(shù)和負載參數(shù)進行優(yōu)化，調(diào)節(jié)品質(zhì)很難改善；

（2）調(diào)速器永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)bp的設定范圍不符合國家標準的要求；

（3）機組空載頻率擺動大，超出國標要求；

（4）機組甩負荷后的調(diào)節(jié)時間達到60 s，超過國標40 s的要求；

（5）甩25%負荷時，調(diào)速器不動時間為0.32 s，超出國標不大于0.2 s的要求；

（6）一次調(diào)頻各項性能不能滿足調(diào)度的要求，響應速度慢；

（7）液壓隨動裝置中，主接力器采用的是機械反饋，調(diào)速器死區(qū)大。

為了改善調(diào)速器的動態(tài)和靜態(tài)調(diào)節(jié)品質(zhì)，確保調(diào)速器的各項性能都滿足機組安全穩(wěn)定運行以及電網(wǎng)穩(wěn)定運行的需要，需要對調(diào)速器進行技術(shù)改造。

2 改造方案

2.1 機組及調(diào)速器主要技術(shù)參數(shù)

發(fā)電機型號： SF24-16/3900

水輪機型號： HLD294-LJ-190

額定功率： 25 600 kW

額定轉(zhuǎn)速： 375 r/min

水流慣性時間常數(shù)： 1.36 s

機組慣性時間常數(shù)： 5.35 s

調(diào)速系統(tǒng)操作油壓： 4.0 MPa

主接力器行程： 183 mm

2.2 調(diào)速器基本技術(shù)參數(shù)

調(diào)節(jié)規(guī)律: PID調(diào)節(jié)

導葉全關(guān)時間調(diào)整范圍: 5～25 s可調(diào)

導葉開啟時間: 5～25 s可調(diào)

頻率給定調(diào)整范圍: 45～55 Hz

永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)bp: 0～10%可調(diào),級差1%

PID參數(shù)可調(diào)范圍:

比例增益Kp: 0.5～20

積分增益Ki: 0.05～10 1/s

積分增益Kd: 0～5 s

相對暫態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)bt: 1%～200%

緩沖時間常數(shù)Td: 1～20 s

加速度時間常數(shù)Tn: 0～2 s

功率給定的調(diào)節(jié)范圍： 0～115%，調(diào)整分辨率≤1%；

測頻方式：殘壓測頻＋齒盤測頻

2.3 改造要達到的效果

（1）調(diào)速器為PID調(diào)節(jié)，以32位工控機(IPC)或高性能PLC/PCC可編程控制器作為硬件核心，配備具有良好人機界面的彩色顯示屏。調(diào)速器具有現(xiàn)地和遠方進行開停機操作功能，并能和計算機監(jiān)控系統(tǒng)進行連接。

（2）調(diào)速器靜態(tài)特性

1）調(diào)速器靜態(tài)特性曲線近似為一條直線，最大非線性度不超過5%；

2）轉(zhuǎn)速死區(qū)：≤0.06%

（3）調(diào)速器動態(tài)特性

1）調(diào)速器動態(tài)特性示波圖上求取的Kp、Ki值與理論值的偏差不超過2.5%；

2）機組甩100%額定負荷后,在轉(zhuǎn)速變化過程中超過額定轉(zhuǎn)速3%以上的波峰不超過2次;

3）機組甩100%額定負荷后,從接力器第一次向開啟方向移動起到機組轉(zhuǎn)速波動值不超過0.5%止所經(jīng)歷的時間不大于40 s;

4）接力器不動時間不超過0.2 s；

5）調(diào)速器綜合飄逸量折算為轉(zhuǎn)速相對值不超過0.3%；

6）調(diào)速器設有按水頭調(diào)節(jié)功能,能按照實時水頭自動修正啟動開度,空載開度；

7）一次調(diào)頻負荷響應滯后時間應小于3 s；

8）調(diào)速器應具備現(xiàn)場試驗功能,如靜特性試驗,空載試驗;

9）甩負荷時延等,且能計算機儲存,顯示或錄波儀記錄實驗數(shù)據(jù)；

10）調(diào)速器具有在線自診斷功能,離線自診斷功能和故障保護功能。

3 改造方法

3.1 1號機組調(diào)速器此次改造主要內(nèi)容

將現(xiàn)有的由長控所生產(chǎn)的DKT100型可編程伺服電機調(diào)速器改造為由我廠和水科院中水科技公司一起研制生產(chǎn)的數(shù)字控制式微機調(diào)速器，調(diào)速器型號為CVT-100，額定工作油壓4.0 MPa，主閥塊標稱通徑為100 mm。

3.2 改造過程

（1）1F調(diào)速系統(tǒng)排壓至“0”，排油完畢；

（2）1F舊調(diào)速器機械柜拆除，基礎板清理干凈，檢查水平度≤0.2 mm/m;

（3）新調(diào)速器就位，管路配焊完畢，電纜敷設；

（4）事故配壓閥及分段關(guān)閉機構(gòu)就位，管路配焊；

（5）位移傳感器安裝；

（6）調(diào)速器所配管路進行氣密性試驗合格；

（7）1F調(diào)速系統(tǒng)注油、充壓；

（8）新調(diào)速器現(xiàn)場試驗；

（9）開機試驗。

4 現(xiàn)場試驗情況（表1）

表1

5 改造效果及結(jié)論

藺河口電站1號機組調(diào)速器經(jīng)過改造后解決了舊調(diào)速器存在的所有問題，新調(diào)速器具有結(jié)構(gòu)簡單，技術(shù)先進，免檢修，免維護的特點。新調(diào)速器各種性能指標均滿足或優(yōu)于國標要求。實踐證明改造效果良好，達到了預期的效果，值得廣泛推廣。