李忠湖

(浙江同濟科技職業(yè)學(xué)院，浙江杭州 311231)

0 引言

隨著可編程控制技術(shù)在水輪機調(diào)速器中的應(yīng)用，一種體積小、調(diào)速功率大、調(diào)節(jié)穩(wěn)定性好的高油壓水輪機微機調(diào)速器在各類中小型水輪發(fā)電機組中廣泛應(yīng)用.這種調(diào)速器多數(shù)采用數(shù)字閥式機械液壓隨動系統(tǒng)，電氣采用先進的可編程控制技術(shù)，結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，安裝布置方便，具有良好的調(diào)節(jié)品質(zhì)，適用于混流式、軸流式、貫流式水輪機的調(diào)節(jié)控制［6］.主要功能具有調(diào)速器自動或手動開停機，自動運行時自動增減負(fù)荷，無擾動地實現(xiàn)調(diào)速器自動與手動運行相互切換，實現(xiàn)機頻和網(wǎng)頻頻差快速調(diào)節(jié)和機組快速并網(wǎng)，并根據(jù)永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)和頻率給定值自動調(diào)整機組的出力，可實現(xiàn)與上位機的通信聯(lián)絡(luò)，大大提高了水電站自動化運行水平.

1 高油壓水輪機微機調(diào)速器的特點

1.1 電氣部分

高油壓水輪機微機調(diào)速器電氣部分由可編程控制器和觸摸屏組成，中文顯示，可靠性高，抗干擾能力強.采用數(shù)字測頻及智能PID(比例-積分-微分)控制，穩(wěn)定性好，帶獨立負(fù)荷運行調(diào)節(jié)品質(zhì)優(yōu)越.該調(diào)速器還具有在線自診斷，調(diào)速器電氣部分故障時自動轉(zhuǎn)入手動運行功能［3］.

1.2 機械部分

當(dāng)負(fù)荷小波動時，采用電液比例閥直接控制接力器，提高了調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性.當(dāng)負(fù)荷大波動時，采用電磁球閥和液動換向閥控制接力器，能迅速可靠地開啟和關(guān)閉接力器，確保機組的運行安全.控制閥采用集成塊組合成一體，結(jié)構(gòu)緊湊，標(biāo)準(zhǔn)化程度高.

1.3 油壓裝置

與傳統(tǒng)的調(diào)速器及油壓裝置相比，高油壓調(diào)速器具有顯著的技術(shù)和經(jīng)濟優(yōu)勢:①采用比例電磁閥、高速開關(guān)閥等現(xiàn)代電液控制技術(shù)，減少了液壓放大環(huán)節(jié)，結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，具有良好的速動性和穩(wěn)定性.②采用囊式蓄能器蓄能，膠囊內(nèi)充氮氣與液壓不接觸，油質(zhì)不易劣化，膠囊密封性能好，長期運行一般不需補氣，電站省去了一套高壓氣系統(tǒng)，節(jié)省了經(jīng)濟和空間，減少了運行與維護.③工作油壓高，體積小，重量輕，用油量少，電站布置方便，液壓件生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、集成化程度高，質(zhì)量可靠［1］.

2 高油壓水輪機微機調(diào)速器液動換向閥卡阻

2.1 液動換向閥卡阻的原因及后果

高油壓水輪機微機調(diào)速器采用數(shù)字閥式機械液壓隨動系統(tǒng)［1］，它與YT型調(diào)速器液壓系統(tǒng)相比，調(diào)節(jié)性能穩(wěn)定，可靠性高.因此，水電站基本不對微機調(diào)速器進行大修，導(dǎo)致液動換向閥生銹、拉毛、卡阻，液動換向閥回復(fù)不到中間位置，輕則自動調(diào)節(jié)失靈，重則嚴(yán)重危及機組運行安全.特別是液動換向閥卡阻，調(diào)速器無法緊急關(guān)機，此時進水閥不能緊急停機聯(lián)動，后果不堪設(shè)想.而YT型調(diào)速器設(shè)有一套全手動操作裝置，應(yīng)急時可用全手動操作機組關(guān)機.

2.2 液動換向閥卡阻改造方法

在液動換向閥與接力器之間串接液動換向閥3和緊停閥1，見圖1.壓力油經(jīng)過緊停閥左位通到液動換向閥左腔，液動換向閥右腔通過緊停閥接通排油，正常工作時液動換向閥左位接通.當(dāng)液動換向閥卡阻調(diào)速器不能關(guān)機，機組過速到(140%)進水閥(蝴蝶閥)不能聯(lián)動關(guān)閉時，此時緊停閥1勵磁，緊停閥閥芯左移，油路右位接通.壓力油接通液動換向閥3右腔，左腔接通排油，液動換向閥3閥芯左移，右位接通，接力器關(guān)機腔接通壓力油，開機腔接通排油，接力器按緊急關(guān)閉時間關(guān)閉.緊停閥1過速動作可根據(jù)電站實際情況整定.在液動換向閥右腔裝設(shè)壓力信號器，當(dāng)緊停閥1勵磁時，液動換向閥右腔接通壓力油，壓力信號器發(fā)出緊急停機后備保護裝置動作信號，并將信號傳給上位機.

圖1 改造后的高油壓水輪機微機調(diào)速器原理圖

3 結(jié)語

經(jīng)過上述改造后的高油壓水輪機微機調(diào)速器增設(shè)了一套緊急停機后備保護裝置，遇到液動換向閥卡阻，失去關(guān)機控制時，緊急停機后備保護裝置動作起到了可靠的機組過速安全保護作用，確保了水電站機電設(shè)備的運行安全.

［1］魏守平.水輪機控制工程［M］.武漢:華中科技大學(xué)出版社，2005.

［2］程遠(yuǎn)楚，張江濱.水輪機自動調(diào)節(jié)［M］.北京:中國水利水電子學(xué)出版社，2010.

［3］沈祖詒.水輪機調(diào)節(jié)［M］.北京:水利水電出版社，1998.

［4］符林芳，李穩(wěn)賢.液壓與氣壓傳動技術(shù)［M］.北京:北京理工大學(xué)出版社，2010.

［5］曹樹平，劉銀水.電液控制技術(shù)［M］.武漢:華中科技大學(xué)，2010.

［6］富丹華，呂建平，徐 偉.水輪發(fā)電機及輔助設(shè)備運行與維修［M］.南京:河海大學(xué)出版社，2005.