陳俊

摘要：本文介紹了調(diào)速器跟調(diào)壓閥液壓組合的原理及特點,并對其在運行中常見的故障進行了分析及提出了相應的處理方法。

關鍵詞：調(diào)速器調(diào)壓閥組合應用

一、調(diào)速器與調(diào)壓閥的結(jié)構(gòu)與功能

1.調(diào)速器系統(tǒng)組成

YWT—600系列步進式可編程微機調(diào)速器的PLC采用日本OMRON公司生產(chǎn)的先進的CPM2A系列為其控制硬件主體,并采用了該公司生產(chǎn)的可編程漢化終端作為該調(diào)速器的主要操作和顯示平臺,使該調(diào)速器具備了完善的調(diào)節(jié)控制功能和友好的人機界面,分別由3大部分組成。

1) CPM1A—MAD02模擬量I/O單元有4路模擬量輸入,可分別用來采集0~10 V的導葉開度、水頭、機組有功功率等模擬信號,并將這些模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量供給CPU單元進行運算及控制。

2) GFM41測頻模塊將由機端PT來的機組頻率信號和由系統(tǒng)PT來的電網(wǎng)頻率信號經(jīng)濾波后轉(zhuǎn)換成數(shù)字量,再由PLC的中央處理單元讀取,再經(jīng)PID運算后去控制導水機構(gòu)的開或關。

3)電源變換模塊將開關電源輸出的DC24 V電源由DC—DC變換器轉(zhuǎn)換為+5 V和+24 V電源,分別供頻率測量模塊和反饋電位器使用。

2.調(diào)壓閥結(jié)構(gòu)及功能

TFW—Φ350調(diào)壓閥采用臥式布置,主要由閥體、閥蓋、閥塞、密封座、油缸體、活塞和補氣閥組成。調(diào)壓閥的開啟和關閉由油缸體和活塞組成的操縱油缸控制,該油缸通過油管與特殊配壓閥連接。補氣閥作用是當閥塞開啟時,空氣能均勻地進入閥體中的負壓區(qū),以減輕調(diào)壓閥動作時的振動和噪音。調(diào)壓閥的作用就是解決速率和壓力升高的矛盾,使二者都控制在規(guī)范允許的范圍內(nèi),即小負荷變化時,調(diào)壓閥不動作;甩較大負荷時,調(diào)壓閥開啟,增負荷時,調(diào)壓閥不起作用。

二、調(diào)速器與調(diào)壓閥控制系統(tǒng)動作原理

調(diào)速器與調(diào)壓閥液壓聯(lián)動主要是靠調(diào)速器中的特殊配壓閥來控制,特殊配壓閥活塞同時控制調(diào)速器接力器和調(diào)壓閥的關閉和開啟,確保兩者動作協(xié)調(diào)可靠。特殊配壓閥中設有A、B、C、D共4個節(jié)流孔,各孔作用分別為A確定調(diào)速器和調(diào)壓閥慢關時間, B確定調(diào)壓閥快關時間, C為確定調(diào)壓閥全開行程, D確定調(diào)速器快關和調(diào)壓閥快開時間(見圖1)。

圖1調(diào)速器與調(diào)壓閥液壓原理

1)機組緩慢減負荷時,配壓閥中活塞位移量≤h,壓力油只進入接力器關閉腔P3,接力器P2腔接通回油,于是接力器向關閉方向移動,機組減少出力。此時調(diào)壓閥操作油缸P5腔通回油, P4腔通壓力油,調(diào)壓閥始終處于關閉狀態(tài)。

2)機組甩負荷時,如配壓閥活塞向上位移超過h值,壓力油進入調(diào)壓閥油缸P5腔,迫使調(diào)壓閥開啟,此時P4腔產(chǎn)生的壓力油與通過節(jié)流孔A的壓力油一同進入接力器P3腔,使接力器向關閉方向快速移動。當機組負荷平衡時,配壓閥活塞回到中間位置,機組和接力器就處于某一位置不動,而壓力油通過節(jié)流孔A進入調(diào)壓閥P4腔關閉調(diào)壓閥(而開啟腔通回油),調(diào)壓閥向關閉方向緩慢移動直至全關。

3)在機組甩負荷和緊急停機時,如果調(diào)壓閥失靈拒動,機組只能通過節(jié)流閥A的少量壓力油慢速關閉導葉,以保證引水管道壓力上升不超過允許值。

4)機組增負荷時主配壓閥活塞下移,壓力油進入接力器P2腔,接力器P3腔通回油,于是接力器向開啟方向移動,機組增加出力。此時調(diào)壓閥操縱油缸P4腔仍然通壓力油, P5腔通回油,調(diào)壓閥始終保持關閉狀態(tài)。

5)調(diào)壓閥還具有快關功能,如機組甩負荷后,調(diào)壓閥全開,而且又迅速增加負荷,主配壓閥活塞向下移動時,壓力油將通過2個節(jié)流孔A、B同時進入調(diào)壓閥P4腔,使調(diào)壓閥快速關閉,保持壓力鋼管流速不變,避免產(chǎn)生負壓。

三、調(diào)速器與調(diào)壓閥常見故障原因分析和處理方法

1.開機頻率異常問題與處理

1.1開機后機組頻率偏小

故障現(xiàn)象:開機后,機組頻率跟蹤不到網(wǎng)頻頻率,使機組達不到并網(wǎng)要求。

原因分析:調(diào)速器運行參數(shù)自動電氣開度限制設置不合理,當前水位過低,人工設定的水頭值與實際水頭開度限制值不對應,當前開度限制值不能將導葉開到空載開度,因只有當機頻大于45 Hz時,調(diào)速器才能進入空載PID調(diào)節(jié)狀態(tài)。使機組跟蹤電網(wǎng)頻率,才能使機組頻率迅速達到同期要求。

處理方法:在調(diào)速器觸摸屏上切到機旁操作,適當增加開度限制值。

1.2開機后機頻無顯示

故障現(xiàn)象:開機令后,機組已經(jīng)正常旋轉(zhuǎn)但調(diào)速器觸摸屏機頻無顯示。

原因分析:機頻信號斷線或測頻環(huán)節(jié)故障。

處理方法:檢查機組PT外部盤柜到調(diào)速器盤柜的機頻信號接線是否完好,測頻環(huán)節(jié)隔離變壓器輸出是否正常,如測得完好,說明GFM41測頻模塊損壞,需更換。

1.3開機后機頻波動較大

故障現(xiàn)象:開機后,機組轉(zhuǎn)速波動較大而機組頻率顯示在某一值沒變化,或在上下頻率偏差值較大范圍變化,使機組無法并網(wǎng)。

原因分析:當機頻顯示值無變化是因為電源變換模塊將開關電源輸出的DC24 V電源由DC—DC變換器轉(zhuǎn)換為+5 V和+24 V電源供頻率測量模塊和反饋電位器使用,當供頻率測量模塊輸出電源不穩(wěn)定或值小于+5 V時會出現(xiàn)此現(xiàn)象?；蛘呤钦{(diào)速器接力器滑塊帶動推拉桿至控制環(huán)傳動導葉轉(zhuǎn)動部件受到卡阻,及導葉內(nèi)卡有雜物,在這任一環(huán)節(jié)出現(xiàn)卡阻就會影響到調(diào)速器動作。此時調(diào)速器接力器接到開或關動作命令后,而實際導葉開度總是滯后一定時間,而此時接力器再次增大開或關命令,從而造成較大的超調(diào)量,使機組不能穩(wěn)定在某一參考值內(nèi)而反復動作。

處理方法:測量電源變換單元線路板中7、8腳的輸出電源是否為+5 V。當測得此值小于+5 V時,更換電源模塊,開機恢復正常。清除傳動部件油污并加注黃油及潤滑油使轉(zhuǎn)動靈活,停機后關閉進水主閥,清除導葉內(nèi)雜物。

2.負載運行時出現(xiàn)負荷波動

2.1并網(wǎng)運行機組溜負荷

故障現(xiàn)象:機組負荷突降至零,并維持空載運行或此開度與輸出功率不符。

原因分析:故障分別是由機組斷路器誤動作、導葉反饋斷線或反饋漂移等引起的

處理方法:對斷路器輔助接點采取可靠接觸的措施,重新校對導葉反饋的零點和滿度。

2.2運行機組超負荷

故障現(xiàn)象:機組超負荷運行,至機組過流或過負荷動作跳閘。

原因分析:負載運行時調(diào)速器是處于負載調(diào)節(jié)狀態(tài),此時當機組并網(wǎng)后調(diào)速器電開限程序自動將導葉開度限制值增加到100%開度值,當機頻信號中斷后,調(diào)速器就自動快速將導葉開度開到100%開度值。這會導致發(fā)電機過負荷(定子過電流),而機組電氣保護動作而跳閘,對發(fā)電機運行是不利的。

處理方法:要求運行人員在帶到額定滿載負荷時,將調(diào)速器開度限制值減到略高于滿負荷運行開度值,避免機組事故擴大。同時聯(lián)系廠家要求更改調(diào)速器程序,使其具有自動容錯功能,即當機組負載運行且機頻丟失時,則自動取網(wǎng)頻作為機頻,穩(wěn)定運行。如網(wǎng)頻也同時故障時,則發(fā)出報警信號,并保持故障前開度不變。這樣就可以確保機組安全穩(wěn)定運行。

3.調(diào)壓閥常見故障現(xiàn)象

3.1調(diào)壓閥動作后不能關閉

故障現(xiàn)象:機組甩負荷跳閘且調(diào)壓閥打開后,不能恢復到關閉狀態(tài)。

原因分析:在動作過程中有雜物進入調(diào)壓閥卡在閥塞密封處,或在動作過程中特殊配壓閥活塞有卡阻不能返回到中間位,而使調(diào)壓閥開啟腔P5接通壓力油,使調(diào)壓閥保持打開狀態(tài)。

處理方法:關閉主閥,檢查調(diào)壓閥密封是否有雜物并清理。關閉壓力管主閥,在調(diào)速器機旁切到電手動操作到全開位,再按緊停按鈕反復動作幾次,使特殊配壓閥活塞返回到中間位,此時觀察調(diào)壓閥活塞是否關閉到位。

3.2調(diào)壓閥接力器漏油及漏水

故障現(xiàn)象:調(diào)速器總油量減少,使調(diào)速器蓄油罐氣比例增大,造成調(diào)壓閥關閉不到位、漏水及調(diào)速器動作抽動。在動作過程中使油、水混合進入調(diào)速器內(nèi),造成油變成乳白色。

原因分析:是調(diào)壓閥接力器兩側(cè)內(nèi)的油封及與閥塞相連的水封件破損造成。

處理方法:當出現(xiàn)上述現(xiàn)象時必須及時更換密封件,以免造成更大的損失。

結(jié)語：

調(diào)速器與調(diào)壓閥是水電站發(fā)電的重要關鍵輔助設備,對它們存在的問題及提前判斷處理是至關重要的,對其故障的排除迅速與否,直接關系著電站的安全運行和經(jīng)濟效益。