(嘉陵江亭子口水利水電開發(fā)有限公司，四川 蒼溪，628400)

亭子口水電站機(jī)組負(fù)荷異常波動(dòng)原因分析及處理

丘書通

(嘉陵江亭子口水利水電開發(fā)有限公司，四川 蒼溪，628400)

對(duì)亭子口水電站機(jī)組在小負(fù)荷運(yùn)行調(diào)節(jié)過(guò)程中，存在的小負(fù)荷異常波動(dòng)現(xiàn)象，進(jìn)行多角度的原因分析及采取相應(yīng)的處理措施，使機(jī)組小負(fù)荷波動(dòng)異?，F(xiàn)象問(wèn)題得到解決，保證了機(jī)組的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

亭子口水電站 調(diào)速器系統(tǒng) 小負(fù)荷異常波動(dòng) 原因分析 處理措施

1 亭子口水電站機(jī)組概況

亭子口水電站混流式機(jī)組，裝機(jī)容量4×275MW。機(jī)組調(diào)速器系統(tǒng)采用能事達(dá)公司MGC4000型高性能雙微機(jī)調(diào)節(jié)器作為控制核心，A套調(diào)節(jié)器控制伺服電機(jī)，B套調(diào)節(jié)器控制比例伺服閥，自動(dòng)方式下動(dòng)作主配壓閥實(shí)現(xiàn)導(dǎo)葉開度調(diào)節(jié)。

監(jiān)控系統(tǒng)采用南京南瑞公司NC2000型全分布開放式系統(tǒng)，對(duì)機(jī)組功率(有功、無(wú)功)調(diào)節(jié)方式為脈沖調(diào)節(jié)方式，通過(guò)現(xiàn)地LCU控制單元PLC程序中的PID計(jì)算，將結(jié)果以脈沖形式經(jīng)由繼電器開出給調(diào)速系統(tǒng)(調(diào)節(jié)有功)或勵(lì)磁系統(tǒng)(調(diào)節(jié)無(wú)功)，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)組有、無(wú)功的閉環(huán)調(diào)節(jié)。機(jī)組調(diào)速器系統(tǒng)在開機(jī)過(guò)程中采用頻率模式，自動(dòng)跟蹤調(diào)節(jié)頻率的穩(wěn)定。并網(wǎng)后采用開度模式，根據(jù)監(jiān)控下發(fā)調(diào)節(jié)指令相互配合進(jìn)行負(fù)荷調(diào)節(jié)。機(jī)組在小負(fù)荷運(yùn)行調(diào)節(jié)過(guò)程中，常存在頻繁的負(fù)荷波動(dòng)現(xiàn)象，致使調(diào)速系統(tǒng)出現(xiàn)負(fù)荷調(diào)節(jié)頻繁、變動(dòng)幅度過(guò)大、速率過(guò)快等情況，加上機(jī)組振動(dòng)區(qū)運(yùn)行工況的限制，這嚴(yán)重影響機(jī)組的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

2 機(jī)組負(fù)荷異常波動(dòng)的現(xiàn)象

圖1 負(fù)荷調(diào)整后出現(xiàn)的異常波動(dòng)

(1)事件一：2014年03月20日，電廠3號(hào)機(jī)組根據(jù)調(diào)度要求有功負(fù)荷設(shè)定200MW時(shí)，機(jī)組有功在190MW～210MW之間出現(xiàn)異常波動(dòng)，導(dǎo)葉開度在71%～77%之間頻繁波動(dòng)，隨后將有功設(shè)定降至0，負(fù)荷在0～10MW之間再次出現(xiàn)波動(dòng)，調(diào)速器壓油泵頻繁啟停，約3min一次。將調(diào)速器由A套切至B套運(yùn)行，機(jī)組有功負(fù)荷及導(dǎo)葉開度逐步穩(wěn)定，但主配仍頻繁小幅抽動(dòng)。再由B套切回A套運(yùn)行，觀察15min，機(jī)組有功及導(dǎo)葉開度未再發(fā)生大幅波動(dòng)。

(2)事件二：2014年5月4日，電廠4號(hào)機(jī)組根據(jù)調(diào)度要求負(fù)荷由225MW減至200MW時(shí)，機(jī)組有功隨后出現(xiàn)較大幅度波動(dòng)，運(yùn)行人員將調(diào)速器由A套切至B套自動(dòng)，導(dǎo)葉突增至99.7%，再切至A套自動(dòng)，手動(dòng)將負(fù)荷降至200MW，恢復(fù)正常。電廠1號(hào)至4號(hào)機(jī)組后期陸續(xù)分別在20MW～50MW、180MW～200MW、220MW～250MW等不同工況下運(yùn)行時(shí)，存在有功功率都發(fā)生小幅波動(dòng)，調(diào)速器頻繁調(diào)節(jié)等現(xiàn)象，運(yùn)行人員現(xiàn)地將機(jī)組調(diào)速器切至手動(dòng)模式，再切回自動(dòng)模式后上述波動(dòng)現(xiàn)象消失，負(fù)荷趨于穩(wěn)定。

3 機(jī)組負(fù)荷異常波動(dòng)的原因分析

3.1 微機(jī)調(diào)速器的調(diào)節(jié)及構(gòu)成原理等方面的原因

從微機(jī)調(diào)速器的調(diào)節(jié)及構(gòu)成原理等各方面分析引起小負(fù)荷波動(dòng)的原因可能包括：

(1)調(diào)速器PLC內(nèi)部程序邏輯錯(cuò)誤與調(diào)速器配套的導(dǎo)葉位移傳感器、主配中位反饋傳感器等本身穩(wěn)定性不好或外部干擾信號(hào)等均能引起機(jī)組負(fù)荷的較大幅度波動(dòng)；

(2)由于不同水頭對(duì)應(yīng)不同的空載開度，但調(diào)速器觸摸屏上不同水頭對(duì)應(yīng)的空載開度設(shè)置參數(shù)存在較大偏差，超出允許存在偏差±2%的范圍，致使機(jī)組調(diào)節(jié)過(guò)程中出現(xiàn)超調(diào)越限；

(3)調(diào)速器由A套切至B套運(yùn)行，有功調(diào)節(jié)雖平滑，但主配壓閥仍有小幅抽動(dòng)現(xiàn)象，可能為比例閥控制死區(qū)設(shè)置較小，靈敏度較高，造成主配有小幅抽動(dòng)；

(4)調(diào)速器有功PID控制參數(shù)(kp+ki+kd)設(shè)置不正確，可能會(huì)導(dǎo)致配壓閥有小幅抽動(dòng)現(xiàn)象,接力器往復(fù)抽動(dòng)，引起的有功調(diào)節(jié)動(dòng)作頻繁；

(5)主配壓閥、比例伺服閥(或伺服電機(jī))等元件控制油路存在卡阻現(xiàn)象，調(diào)速器的供排油管路內(nèi)的油質(zhì)劣化或存在空氣等，均會(huì)造成調(diào)速器的機(jī)械執(zhí)行和反饋元件的異常，致使主配發(fā)生抽動(dòng)、卡阻現(xiàn)象。

(6)控制模塊異常、零點(diǎn)漂移，電液轉(zhuǎn)換器死區(qū)等，也會(huì)造成控制輸出部分有異常，致使主配發(fā)生抽動(dòng)、卡阻現(xiàn)象。

3.2 監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)節(jié)及控制邏輯原理等方面的原因

從監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)節(jié)及控制邏輯原理等方面分析引起小負(fù)荷波動(dòng)的原因可能包括：

(1)監(jiān)控系統(tǒng)和調(diào)速器系統(tǒng)有功PID調(diào)節(jié)速率匹配不一致，存在超調(diào)現(xiàn)象；

(2)機(jī)組監(jiān)控LCU有功調(diào)節(jié)周期較長(zhǎng)，監(jiān)控系統(tǒng)至調(diào)速器系統(tǒng)有功PID調(diào)節(jié)的響應(yīng)比偏小,在調(diào)節(jié)周期內(nèi)，頻繁發(fā)令，造成負(fù)荷波動(dòng)；

(3)監(jiān)控有功PID調(diào)節(jié)脈寬死區(qū)設(shè)置較小，功率給定和當(dāng)前有功功率反饋的差值較大，致使監(jiān)控系統(tǒng)下令頻繁調(diào)節(jié)，造成有功負(fù)荷的波動(dòng)。

4 機(jī)組負(fù)荷異常波動(dòng)處理措施

針對(duì)機(jī)組負(fù)荷異常波動(dòng)問(wèn)題原因分析，為解決機(jī)組由于小負(fù)荷頻繁波動(dòng)現(xiàn)象及不合格電量的產(chǎn)生。我廠專業(yè)班組通過(guò)制定相關(guān)檢查方案以及負(fù)荷調(diào)整試驗(yàn)，開展以下技術(shù)改造處理應(yīng)對(duì)：

(1)縮短機(jī)組監(jiān)控LCU有功調(diào)節(jié)周期，強(qiáng)化監(jiān)控系統(tǒng)至調(diào)速器系統(tǒng)有功PID調(diào)節(jié)的響應(yīng)比；

(2)修改調(diào)速器PLC內(nèi)PID預(yù)置參數(shù)，減小調(diào)速器增減導(dǎo)葉開度速率，提高機(jī)組導(dǎo)葉開度調(diào)節(jié)穩(wěn)定性能；

(3)優(yōu)化升級(jí)監(jiān)控和調(diào)速系統(tǒng)內(nèi)部PLC程序、PID參數(shù)設(shè)定，調(diào)節(jié)速率性能；

(4)做好電量營(yíng)銷，優(yōu)化日負(fù)荷曲線，盡量減少小負(fù)荷工況下的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行；

(5)對(duì)新投運(yùn)或大修后的機(jī)組，需對(duì)調(diào)速器系統(tǒng)的機(jī)械執(zhí)行元件進(jìn)行排氣、更換新油，防止因系統(tǒng)油管路內(nèi)存在空氣或油質(zhì)劣化，發(fā)生的抽動(dòng)和振動(dòng)等現(xiàn)象，而造成機(jī)組負(fù)荷調(diào)節(jié)過(guò)程中出現(xiàn)異常波動(dòng)。

5 結(jié)語(yǔ)

機(jī)組在小負(fù)荷調(diào)節(jié)過(guò)程中，頻繁的負(fù)荷波動(dòng)，嚴(yán)重影響了機(jī)組的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，輕則對(duì)機(jī)組的各部元件因負(fù)荷頻繁調(diào)節(jié)造成元件過(guò)熱老化損耗或燒毀，重則因頻繁的負(fù)荷波動(dòng)產(chǎn)生大量的不合格考核電量，造成企業(yè)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。筆者通過(guò)列舉亭子口電廠歷年發(fā)生的機(jī)組負(fù)荷異常波動(dòng)現(xiàn)象，針對(duì)負(fù)荷調(diào)節(jié)頻繁、變動(dòng)幅度過(guò)大、PID速率過(guò)快等情況，從調(diào)速器與監(jiān)控系統(tǒng)的調(diào)節(jié)及控制原理，進(jìn)行多角度的原因分析及采取相應(yīng)的處理措施，結(jié)合亭子口電廠相關(guān)技術(shù)改造，使機(jī)組小負(fù)荷波動(dòng)異常現(xiàn)象問(wèn)題得到解決，保證了機(jī)組的安全穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、運(yùn)行。

〔1〕李宏博．亭子口水電站調(diào)速器負(fù)荷波動(dòng)分析與處理[J]．四川水利，2015(6)：22-23.

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2095-1809(2017)06-0014-02

丘書通(1989.06-)，男，廣西陸川縣人，本科，助理電自工程師，從事水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行值班工作。