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        亭子口電站機(jī)組調(diào)速器系統(tǒng)的改造和優(yōu)化

        2014-04-08 17:21:19
        水力發(fā)電 2014年9期
        關(guān)鍵詞:調(diào)速器導(dǎo)葉合閘

        馮 磊

        (嘉陵江亭子口水利水電開發(fā)有限公司,四川 蒼溪 628400)

        亭子口水利樞紐位于四川省廣元市蒼溪縣境內(nèi),是嘉陵江干流開發(fā)中唯一的控制性工程,以防洪、發(fā)電及城鄉(xiāng)供水、灌溉為主,兼顧航運(yùn)以及攔沙減淤等綜合利用效益。工程主要建筑物有攔河大壩及泄水建筑物、左岸及右岸灌溉渠首進(jìn)水塔及渠首引水隧洞、垂直升船機(jī)及電站廠房等。電站共安裝4臺單機(jī)額定容量為275 MW的水輪發(fā)電機(jī)組,總裝機(jī)容量1100 MW,截至2014年5月1日,4臺機(jī)組已相繼投產(chǎn)發(fā)電。

        調(diào)速器系統(tǒng)采用長江三峽能事達(dá)股份有限公司生產(chǎn)的型號為NSD-MGC4004PS-D150/6.3,PLC為施耐德M340型雙控制器比例閥+伺服電機(jī)組成的單調(diào)節(jié)型調(diào)速器,15寸彩色工控機(jī)。A機(jī)為控制伺服電機(jī),B機(jī)為控制比例閥,互為熱備冗余,當(dāng)主用機(jī)工作的同時,備用機(jī)實(shí)時采集、處理數(shù)據(jù)及故障報(bào)警,但不參與控制輸出 (僅主用機(jī)控制輸出);當(dāng)主用機(jī)出現(xiàn)大故障時,備用機(jī)能夠快速無擾動切換至主用狀態(tài)工作;雙機(jī)均有獨(dú)立的工作電源,任何一套電源故障都不會影響調(diào)速系統(tǒng)正常運(yùn)行。

        1 調(diào)速器開機(jī)并網(wǎng)判據(jù)的改造和優(yōu)化

        1、2號機(jī)調(diào)速器并網(wǎng)判據(jù)原設(shè)計(jì)為發(fā)電機(jī)出口斷路器合閘同時5001開關(guān)合閘或5003開關(guān)合閘;3、4號機(jī)調(diào)速器并網(wǎng)判據(jù)原設(shè)計(jì)為發(fā)電機(jī)出口斷路器合閘同時5002開關(guān)合閘或5003開關(guān)合閘。針對原設(shè)計(jì)判據(jù),目前開關(guān)站為三角形接線方式,對于1、2號機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行時,當(dāng)5002開關(guān)和5001開關(guān)由于故障或其他原因跳閘,發(fā)電機(jī)出口斷路器和5003開關(guān)仍在合閘時,機(jī)組實(shí)際已與系統(tǒng)解列,但調(diào)速器仍然判斷在發(fā)電態(tài),容易使機(jī)組引起過速;同理對于3、4號機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行時,當(dāng)5002開關(guān)和5001開關(guān)由于故障或其他原因跳閘,發(fā)電機(jī)出口斷路器和5003開關(guān)仍在合閘時,機(jī)組實(shí)際上已經(jīng)與系統(tǒng)解列,但調(diào)速器仍然判斷在發(fā)電態(tài),容易使機(jī)組引起過速。因此,做了如下調(diào)整:將1、2號機(jī)調(diào)速器并網(wǎng)判據(jù)改為發(fā)電機(jī)出口斷路器合閘同時5001開關(guān)合閘或發(fā)電機(jī)出口斷路器合閘同時5003和5002開關(guān)合閘;將3、4號機(jī)調(diào)速器并網(wǎng)判據(jù)改為發(fā)電機(jī)出口斷路器合閘同時5002開關(guān)合閘或發(fā)電機(jī)出口斷路器合閘同時5003和5001開關(guān)合閘。

        2 調(diào)速器控制回路的改造和優(yōu)化

        2.1 調(diào)速器事故停機(jī)按鈕控制回路的改造和優(yōu)化

        原設(shè)計(jì)機(jī)組調(diào)速器事故停機(jī)按鈕按下不啟動水機(jī)保護(hù)回路或PLC機(jī)械事故停機(jī)回路,只是投入緊急停機(jī)電磁閥,將導(dǎo)葉全關(guān),不執(zhí)行其他操作。此種設(shè)計(jì)方式存在缺陷,不利于機(jī)組在緊急情況下輔助設(shè)備的正常投退,影響機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。根據(jù)設(shè)備實(shí)際運(yùn)行情況將其控制回路修改為調(diào)速器事故停機(jī)按鈕按下啟動水機(jī)保護(hù)回路 (一般事故停機(jī))和PLC機(jī)械事故流程,機(jī)組將執(zhí)行水機(jī)流程或PLC機(jī)械事故流程停機(jī),即投入調(diào)速器停機(jī)、跳出口斷路器、跳滅磁開關(guān)、投入調(diào)速器緊急停機(jī)電磁閥、啟動正常停機(jī)流程,各輔助設(shè)備都能正常投退。

        2.2 調(diào)速器緊急停機(jī)控制回路的改造和優(yōu)化

        1~4號機(jī)組調(diào)試期間,機(jī)組在電手動方式下開機(jī)空轉(zhuǎn),模擬事故信號,緊停電磁閥動作,在電手動方式下復(fù)歸緊停電磁閥后,機(jī)組能自動開至事故前保持的導(dǎo)葉開度,但還存在設(shè)計(jì)上的缺陷:緊停電磁閥動作信號沒有送至調(diào)速器A套、B套PLC程序中,相應(yīng)的數(shù)據(jù)未進(jìn)行清零處理或者緊停動作后沒有停機(jī)令送至調(diào)速器A套、B套PLC程序中執(zhí)行停機(jī)流程處理,這容易造成在未投高頂裝置或在投風(fēng)閘的情況下,導(dǎo)葉電手動方式下自動開啟至事故前的開度而可能導(dǎo)致燒瓦或風(fēng)閘閘板損壞,嚴(yán)重影響機(jī)組安全運(yùn)行。改造后將其回路增加1個擴(kuò)展繼電器,當(dāng)緊急停機(jī)電磁閥動作后,將此動作信號送至調(diào)速器A套、B套PLC程序中,由程序執(zhí)行停機(jī)流程處理將A套、B套導(dǎo)葉開度給定等相關(guān)數(shù)據(jù)全部清零。

        3 調(diào)速器重要參數(shù)設(shè)置不當(dāng)引起開機(jī)失敗或異常

        3.1 人工或自動水頭設(shè)置不當(dāng)引起開機(jī)失敗

        (1)4號機(jī)組試運(yùn)行后首次上位機(jī)自動開機(jī)至空載,監(jiān)視開機(jī)流程執(zhí)行至 “調(diào)速器開機(jī)令”,導(dǎo)葉開啟至16%左右時無法繼續(xù)開啟,轉(zhuǎn)速在規(guī)定時間內(nèi)無法上升至90%Ne,隨即4號機(jī)組導(dǎo)葉全關(guān)、4號機(jī)組開機(jī)過程復(fù)歸、監(jiān)控報(bào) “轉(zhuǎn)速未到90%Ne以上,流程退出”;現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)PLC程序內(nèi)部自動水頭設(shè)置 4~20 mA對應(yīng)0~15000 m,實(shí)際應(yīng)對應(yīng)0~100 m,造成水頭比實(shí)際放大150倍,當(dāng)水頭切換至自動水頭時換算出水頭為9450 m,就會引起只要在自動水頭時程序認(rèn)為在最大自動水頭,對應(yīng)的空載開度為15.5%左右。所以自動開機(jī)時在無法開至實(shí)際水頭對應(yīng)的空載開度21%左右,造成開機(jī)失敗。

        (2)2號機(jī)組C級檢修于4月初完成后,開機(jī)試驗(yàn)過程中,上位機(jī)發(fā)2號機(jī)組空轉(zhuǎn)令,導(dǎo)葉開啟至19%左右時無法繼續(xù)開啟,轉(zhuǎn)速在規(guī)定時間內(nèi)無法上升至90%Ne,隨即4號機(jī)組導(dǎo)葉全關(guān)、監(jiān)控報(bào)“轉(zhuǎn)速未到90%Ne以上,流程退出”,2號機(jī)組開機(jī)失敗。對調(diào)速器電氣柜觸摸屏上給定操作菜單設(shè)置進(jìn)行檢查,發(fā)現(xiàn)水頭為人工水頭且設(shè)置值為75 m,而實(shí)際水頭只有65 m左右,造成在規(guī)定的時間內(nèi)無法開至65 m下對應(yīng)的空載開度引起開機(jī)失敗。

        3.2 比例閥參數(shù)設(shè)置不當(dāng)引起調(diào)速器異常

        4號機(jī)試運(yùn)行過后根據(jù)調(diào)度要求負(fù)荷由225 MW減至200MW時隨后出現(xiàn)較大幅度波動,運(yùn)行人員由A套切B套自動,導(dǎo)葉突然開至99.7%,再切換至A套自動,人為將負(fù)荷降至200 MW,恢復(fù)正常。通過對調(diào)速器B套PLC內(nèi)部程序進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)程序內(nèi)部比例閥配置文件設(shè)置不對,實(shí)際應(yīng)為4~20 mA電流型 (中位位置12 mA),而程序中設(shè)置為0~10 V電壓型 (中位位置5 V),而比例閥內(nèi)阻經(jīng)測量為200 Ω,主配在中位時電壓應(yīng)為5 V,換算得電流為25 mA,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出20 mA最大量程范圍,造成由A機(jī)切換至B機(jī)時直接給定最大開度100%。

        3.3 防范措施

        (1)以上幾起由于設(shè)備參數(shù)設(shè)置不當(dāng)造成機(jī)組開機(jī)失敗或異常情況,暴露出機(jī)組在調(diào)試過程中存在設(shè)備隱患未及時得到溝通解決的問題,在機(jī)組交接過后遺留的缺陷也未及時處理,影響機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行,為此,將在加強(qiáng)專業(yè)技能學(xué)習(xí)的同時進(jìn)一步完善參數(shù)定值臺賬的管理。

        (2)加強(qiáng)設(shè)備定期巡回工作,特別是節(jié)假日和雷雨天氣時要對重要參數(shù)加強(qiáng)重點(diǎn)巡回,將設(shè)備隱患消除在萌芽狀態(tài)。

        4 結(jié) 論

        通過對1~4號機(jī)組調(diào)速器控制回路的改造和優(yōu)化,對設(shè)備日常的維護(hù)管理,積極排查設(shè)備存在的隱患,及時處理,提高了機(jī)組運(yùn)行安全穩(wěn)定性。

        [1]孔昭年,趙坤耀,等.水輪機(jī)電液調(diào)速系統(tǒng)及其裝置技術(shù)規(guī)程[M].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2004.

        [2]孫邦彥,吳應(yīng)文,等.水輪機(jī)調(diào)速器與油壓裝置試驗(yàn)驗(yàn)收規(guī)程[M].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,1997.

        [3]鄭阿奇.施耐德PLC應(yīng)用技術(shù)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2011.

        [4]鄭濤平,鄒海青,陳明泉.亭子口水利樞紐電站水輪發(fā)電機(jī)組選型設(shè)計(jì)及主要技術(shù)問題探討[J].水力發(fā)電,2013,39(6):21-23.

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