关于水电站调速器的系统改造论文

关于水电站调速器的系统改造论文（精选7篇）

关于水电站调速器的系统改造论文 第1篇

摘要：本研究针对现有水电站调速器的特点及出现故障的原因展开探讨，对水电站调速器系统进行改造。结果表明由于水电站调速器动作过程复杂，因此产生故障的原因多样，调速器自身稳定性差、死区大、灵敏度低、抗干扰能力差和电气元件老化都会造成调速器故障。因此采用电路保护和新调速器来解决所发生的故障。

关键词：水电站：调速器;电力系统;系统改造

中图分类号：TU238 文献标志码：A 文章编号：1674-8646(2014)02-0120-01随着社会的进步和科技的发展，目前为止，人类的生产与生活已经离不开电力资源，电力资源的社会地位已经开始体现。水电站作为电力系统的基础设施，其故障分析和处理直接影响着整个电力系统的供电质量，调速器是水电站保证各电力系统协调工作的电气设备，它的故障分析、处理和系统改造直接关系到水电站电气工作的正常运行。水电站调速器

1.1 水电站调速器的论述

水轮机调速器是水电厂直接控制水轮发电机的专有设备，用于控制水轮发电机组的开机、空载、并网、增减负荷、停机等各个环节，在机组并网前能保证机组频率在50Hz士0.2Hz内调节，并网后根据负荷设定值调整机组负荷和按预先设定的参数参与系统的一次调频。调速器作为水轮发电机组的核心，直接关系到水电站输出的电能质量和供电可靠性，要时刻进行调整、试验和检查，才能避免故障的发生，保证日后安全地运行。

1.2水电站调速器的特点

1.2.1操作力大

水轮发电机组属于重型机械设备，因此具有外形大、质量重的特点。当水轮机工作时，由于通过的水流量比较大，因此在控制进水门时就需要很大的操作力。

1.2.2影响因素多，动作过程复杂

调速器主要的作用是进行由水流、水轮发电机和电能用户组成的能量转换体系。引水管中的水体惯性较大，调速器控制过程中形成的水锤产生反调效应，使水轮机调速器系统稳定困难，控制复杂化，调节过程中各部分工作情况的变化，都会影响调节过程。由于影响调速器因素过多，所以造成运行过程复杂。

1.2.3 调速器具有多种功能

第一，动作及时。在负载发生变化后，调速器反应快，动作及时，使机组在短时间内重新获得稳定。第二，动作准确。调速器对导叶开度的控制要与负载的变化一致。第三，过程平稳。调节过程中机组转速会发生波动，波动的次数少、幅度小，使过程平稳。

1.3水电站调速器出现的问题

1.3.1调速器稳定性差，灵敏度低，抗干扰能力差

主要体现在检修、调试过程中使用对讲机时，容易出现杂音。系统油压操作力差，经常有漏油和主配发卡的现象。由于杂质进入调速器导致主配引导阀动作迟钝，使调速器频率调节不稳。电液转换器由永久磁钢、线圈、十字弹簧、控制套、阀塞、旋转电机等组成，同时又设有节流孔，节流孔常因被油污堵塞而引起抽动，导致机组有功加不上去。

1.3.2电气元件易老化，故障率高

电机经常因旋转而被烧坏，导叶由于回路故障而无法自动打开或关闭。由于导叶接力器反馈信号不稳定，还会使出现位移反馈用的钢圈尺发卡、甚至出现折断现象。调速器触摸屏经常发生屏幕显示乱码，不能正常显示数据的情况。调速器电柜电源发生直流系统接地时，无法正确判断接地点，电源开关跳闸将会导致机组事故，当电源消失时，停机电磁阀将无法正常工作，导致机组不能正常停机，使事故扩大。

1.3.3系统结构复杂，维护量大，可靠性差

主配压阀控制油路是明管连接，油路走向复杂，带有节流孔，在运行过程中易发生卡阻故障而引发机组事故。机械柜内明管多，泄漏严重，保压能力低。水电站调速器系统改造

2.1水电站调速器系统改造进程

调速器系统结构的不断变革，从早期的缓冲式系统结构发展到中间接力器式系统结构，再到电子调节式系统结构。电子调节式转速死区较小，其动态、静态性能较好，调节规律准确简单，维护检修方便，便于实现标准化。微机技术的应用，便于进行信息交互，实现调节规律和运行状态的查询，提高了水电厂的自动化水平。

2.2水电站调速器系统改造

现行的旧式小型水电站水轮机调速器多为机械液压型，为了保证运行调速器获得不间断压力油源，其压力设备的油泵须频繁启动。但其自动控制系统大多较简单，技术落后，保护也不全面、不可靠，给运行人员带来许多不便，也给机组运行带来很多不安全因素，因此对水电站调速器系统进行改造势在必行。为了解决水电站调速器容易出现的故障，应对电路进行低压启动保护、热继电器保护、油压过高保护和其他保护等，保证调速器系统的正常运行，防止造成事故，给生产和生活造成损失。当正常输入回路有故障，到了启动压值而没有启动时，油压下降到故障低压值，故障低压回路就会启动并发出信号。当油泵电动机回路电流过大时，热继电器将接通油泵，继电器切断油泵主回路双向晶闸管，发出信号，并启动备用泵。当油压上升到最高值而油泵仍在工作，油压设备的安全阀动作，并启动保护，切断工作泵电源。

2.3改造的效果

无论是对电路进行保护还是采用新式调速器，都能够达到稳定性好、可靠性高，使水电站工作效率有明显的提高，减少故障的发生率，使工作质量得到保证。由于省去了工作人员频繁地巡视检查，从而实现“无人值班，少人值守”，达到改造的目的。

关于水电站调速器的系统改造论文 第2篇

调速器系统结构的不断变革，从早期的缓冲式系统结构发展到中间接力器式系统结构，再到电子调节式系统结构。电子调节式转速死区较小，其动态、静态性能较好，调节规律准确简单，维护检修方便，便于实现标准化。微机技术的应用，便于进行信息交互，实现调节规律和运行状态的查询，提高了水电厂的自动化水平。

2.2水电站调速器系统改造

现行的旧式小型水电站水轮机调速器多为机械液压型，为了保证运行调速器获得不间断压力油源，其压力设备的油泵须频繁启动。但其自动控制系统大多较简单，技术落后，保护也不全面、不可靠，给运行人员带来许多不便，也给机组运行带来很多不安全因素，因此对水电站调速器系统进行改造势在必行。为了解决水电站调速器容易出现的故障，应对电路进行低压启动保护、热继电器保护、油压过高保护和其他保护等，保证调速器系统的正常运行，防止造成事故，给生产和生活造成损失。当正常输入回路有故障，到了启动压值而没有启动时，油压下降到故障低压值，故障低压回路就会启动并发出信号。当油泵电动机回路电流过大时，热继电器将接通油泵，继电器切断油泵主回路双向晶闸管，发出信号，并启动备用泵。当油压上升到最高值而油泵仍在工作，油压设备的安全阀动作，并启动保护，切断工作泵电源。

2.3改造的效果

关于水电站调速器的系统改造论文 第3篇

电站年设计发电量27.5亿k Wh, 电站6台水轮发电机组通过发变组单元接入220 k V系统, 电站220 k V系统采用双母线接线形式, 各有3回220 k V线路分别接入内蒙古西部电网、山西省电网。万家寨水电站是华北电网主力调峰电站, 调速器系统安全、可靠、稳定运行至关重要。

1 DIGIPID1500型调速器控制系统概况及结构

万家寨水电站一共有6台混流式水轮发电机组, 其中1#机组为首台机组, 于1998年并网投产发电, 6台机组调速器的机调部分、电气控制 (电调) 系统均为法国ALSTOM公司产品。其中电气控制系统配置有2套相互独立的32位工业计算机组成的电气控制箱单元, 一套为主用电气箱, 另一套为备用电气箱, 通常运行时, 一般运行在主用电气箱, 当主用电气箱发生事故时, 将自动切换至备用电气箱工作。

2 套相互独立的电气箱主要由调速模块 (2块ESB输入-输出

终端模块、1块INT接口模块、1块UCT中央处理单元模块) 、位置调节模块 (1块POS位置调节模块、1块PUI控制输出模块及电源模块) 组成, 每套电气箱均有1个液晶显示屏, 每页可以显示2行4个参数, 用于实时显示或修改相关电气参量。主用电气箱采用PT残压测频, 备用电气箱采用齿盘测频。调速器电气控制系统的I/O设备彼此相互独立, 2套电气箱控制输出为±10 V直流电压信号, 用于控制法国ALSTOM公司原装进口的TR10型电液转换器, 电液转换器为环喷式结构, 抗污能力强、油过滤精度满足70μm, 其直接将电信号转换成液压放大信号输出 (而不是老式的机械位移输出) , 以控制调速器接力器动作, 实现导叶的开起与关闭。

2 DIGIPID1500型调速器控制系统存在的问题

(1) 开机令自保持回路为外部硬件自保持; (2) 每套电气箱仅有1种测频方式, 测频简单, 不利于可靠运行; (3) 电气控制系统已使用12余年, 电子元件老化严重, 渐进故障频发期; (4) 法国ALSTOM公司已不再生产DIGIPID1500型调速器备品备件, 发生故障后, 没有备品备件更换; (5) 调速器一次调频功能响应、动作后, 不能输出一次调频动作信号; (6) 调速器仅有备用电气箱有手动操作、控制功能, 控制模式简单; (7) 电气箱的自动控制调节输出信号不能自动跟踪手动调节输出信号, 在进行手动向自动运行方式切换过程中, 存在较大扰动; (8) 2010年5月, 1#机组由于电气箱开关量开入插件故障, 机组并网状态下, 连续几次发生机组并网令消失, 将机组导叶立即全关, 负荷溜至0。

3 新改造的调速器电气控制系统选型与设计

3.1 系统选型

万家寨水电站为1998年11月首台机 (1#机组) 投产发电, 在12余年运行过程中, 机组调速器存在的一些问题及发生的故障主要集中在电气控制部分, 调速器的机械部分运行还较稳定, 故本次改造, 主要对电气控制系统进行改造。

由于调速器机调部分不进行任何改动, 为了保证改造后的调速器电气控制系统能够与机调部分良好接口, 可靠运行, 故本次电气控制系统改造仍选择法国ALSTOM公司进口的T-SLG型控制系统。

3.2 系统配置

(1) 每套T-SLG基于2个基本模块组成:1个UPC单元处理模块 (Unit Processing Controller) 、1个SPC位置调节模块 (Servo Positioner Controller) 。UPC模块主要实现:完成调速功能;SPC模块主要实现:控制接力器行程, 包括驱动电液转换器。UPC与SPC模块系统结构图如图1所示。

(2) 冗余的T-SLG配置。为了提高调速器控制系统的可靠性, 本次系统改造, 按照2套T-SLG完全冗余模式配置, 正常运行时, 默认主用T-SLG装置的UPC、SPC模块对调速器进行控制、调节, 备用T-SLG装置的UPC、SPC模块对主用模块实时数据跟踪、分析, 当主用装置发生故障后, 自动切换至备用T-SLG装置的UPC、SPC模块运行, 真正实现冗余、无扰动切换, 提高调速器系统工作的稳定、可靠性。冗余的T-SLG配置如图2所示。

3.3 系统功能设计

3.3.1 开停、机命令回路

调速器T-SLG系统正常运行时, 需要外部开出1个脉冲命令, 使柜内的开机令R0继电器励磁, 由R0不同的接点开入至2套T-SLG的UPC模块, 实现调速器开机控制。开机令在调速器运行过程中, 需要R0一直保持开入, 该自保持回路由调速器电气柜内自行实现保持。为了保证调速器正常停机与事故时能安全运行, 当调速器T-SLG的R0开入接点复归后, 调速器将自动关闭导叶。开机令R0继电器复归, 是靠停机继电器R0-0励磁后对其复归, 停机继电器R0-0励磁是由外部开出脉冲信号控制实现。

3.3.2 系统控制电源

调速器T-SLG系统设计1路交流220 V、1路直流220 V电源输入, 分别接入2个不同的电源模块, 转换成DC24 V电源, 形成DC24 V电源相互热备, 为柜内设备提供工作电源与开入、开出、模入、模出电源, 以及控制回路电源。柜内所有工作电源、控制电源等全部采用一个电压等级:DC24 V。如此设计, 主要提高设备运行可靠性, 提高运行、维护工作的安全性。

3.3.3 调速器测频

由于本次设计按照2套完全冗余的T-SLG系统配置, 每套T-SLG系统均设计1路PT电压测频、1路齿盘测频。正常运行中, 每套T-SLG的UPC模块以PT电压测频为主, 当PT电压测频故障后, 齿盘测频自动发挥测频作用。

机组在空载态运行, 主用T-SLG的UPC模块PT电压测频、齿盘测频均发生故障, 将自动切换至备用T-SLG系统运行, 同时, 报主用T-SLG系统主事故信号。机组在并网运行时, 主用T-SLG的UPC模块PT电压测频、齿盘测频均发生故障, 将不切换至备用T-SLG系统运行, 不影响机组正常并网发电、有功调节控制等, 同时, 报主用T-SLG系统小故障信号。备用T-SLG系统测频逻辑处理与此相同。

3.3.4 开机及并网实现过程

在机组开机过程中, 分阶段执行三级开限控制。首先, 当调速器T-SLG系统得到开机命令后, 立即输出开起导叶信号至电液转换器, 此时导叶最大开度将按照设置好的一级开限定值限制运行, 一定时间后, 机组转速达到预先设定的额定转速百分比后 (未到额定转速) , 立即将机组导叶关至二级开限定值开度, 直至机组转速达到接近额定转速后, T-SLG系统UPC模块执行调速器系统设定的最大开限定值运行。

当机组并网后, 判断有并网令, 将根据选择的控制方式, 进行导叶控制, 实现有功负荷调节。

3.3.5 系统控制方式

T-SLG调速器系统设计有导叶开度反馈模式、功率反馈模式、模拟量4～20 m A设定模式以及串口通讯模式控制方式。一般情况下, 水轮发电机组将调整有功功能放在计算机监控系统, 在功率反馈模式、模拟量设定模式功能选择继电器均未开入时, 此时调速器的控制模式即为导叶开度反馈控制模式。当调速器系统的功率反馈模式继电器R5有开入, 则此时调速器的控制模式即为功率反馈控制模式。当调速器系统的模拟量反馈模式继电器R7有开入, 则此时调速器的控制模式即为模拟量4～20 m A设定模式控制。

在实际控制过程中, 可根据实际控制需要, 选择不同的控制模式对调速器进行控制。

3.3.6 一次调频

T-SLG调速器系统具有一次调频远方 (监控系统) 投入、退出功能, 当监控系统给调速器发出一次调频投入 (R4=1) 信号时, 调速器接收该信号后, 将给计算机监控系统开出一次调频投入状态信号。调速器设置有2组Ef (人工失灵区) 和Bp (调差率) 参数, 一组用于正常发电, 一组用于一次调频状态, 并根据一次调频的投、退状态进行相应的参数转换。当机组频率超出一次调频人工失灵区后, 调速器开始按调频规律调节, 同时向计算机监控系统发出一次调频动作信号, 当机组频率进入人工失灵区后, 调速器作相应动作, 并复归一次调频动作信号。

调速器一次调频功能具有限幅功能, 在开度反馈方式下按照开度百分数对开度进行限制, 在功率反馈方式下按照功率百分数对功率进行限制。该限幅幅值的大小可根据需要进行曲线设定、修改。

3.3.7 孤网运行

调速器具备2种进入孤网运行的方式: (1) 根据监控系统指令转入或退出孤网运行模式。当计算机监控系统将调速器柜内的R128-ON励磁后, 调速器将转入孤网运行;当R128-ON复归后, 调速器将恢复至正常运行; (2) 调速器自动检测机组频率, 当频率偏差或波动值超过整定值, 调速器自动转入孤网模式运行。自动转入孤网模式运行后, 需人工判断机组频率已恢复正常, 将R128-OFF继电器励磁, 调速器才转入大网正常运行。

无论调速器以哪种方式转入孤网模式运行, 调速器系统均开出一孤网运行信号至计算机监控系统。

3.3.8 运行方式

T-SLG调速器系统, 设计有远方自动运行、主用现地自动运行、主用现地手动运行、备用现地自动运行、备用现地手动运行方式。可以根据需要, 自由切换、选择调速器运行方式。

3.3.9 自动跟踪手动运行

T-SLG调速器系统设计时, 考虑到以前1500型系统存在手动运行时, 电气箱不自动跟踪手动调节输出信号, 致使运行人员在对调速器由手动切换至自动运行过程中, 发生有较大扰动现象。故T-SLG调速器系统在现地手动运行时, 要求调速器自动跟踪手动输出调节信号, 保证自动调节输出信号与手动调节输出信号一致, 在进行由手动运行向自动运行切换过程中, 扰动比较小。

4 系统性能及要求

T-SLG调速器系统性能指标如表1所示。

T-SLG调速器系统UPC、SPC模块基本配置如表2所示。

5 人机界面及调试软件

人机界面主要设计有15英寸的触摸屏1块, 实现与2套T-SLG系统实时通讯。触摸屏可以实时显示各监测点数据及设备状态、故障信息等, 可以进行现地对调速器系统切换、设定负荷等操作。

T-SLG系统应用调试软件为T-SOFT软件, 主要用于车间、现场调试和维护, 可离线设置、打印所有调速系统内部参数和曲线 (包括故障记录) , 可在线监测和设置。该软件具有数字示波器及信号发生器功能, 可方便地对调速系统进行非线性补偿、稳定性分析、空扰试验以及静特性测试等试验, 对机组进行自动开、停机, 甩负荷, 过速等试验。在试验中, 可方便地选择所需显示的参数和曲线, 并可自动记录试验过程的曲线和参数, 离线打印, 便于分析和提供调试报告。

6 系统改造

由于属于新、老系统改造, 针对于老系统存在的问题能否在新系统中全部得到解决, 需要通过实践予以检验。于2011年1月上旬, 首先对3#机组调速器控制系统进行了改造, 通过实践证明, 应用效果比较理想, 对于老系统存在的问题全部予以解决。

7 结语

新改造的T-SLG调速器系统操作方便, 人机界面友好, 各项功能试验符合要求, 一次调频功能满足电网要求, 孤网运行功能满足万家寨水电站作为电网黑启动电源点的试验需求。新改造的调速器控制系统稳定、运行可靠, 对万家寨水电站及山西、内蒙古电网的安全影响, 意义深远。

参考文献

[1]蔡维由.中小型水轮机调速器的原理调试与故障分析处理.中国电力出版社, 2006

关于水电站调速器的系统改造论文 第4篇

摘要：文章论述了压油装置“三阀”改造后，减少了设备所占空间、连接管路及漏点，增加了设备的运行可靠性和美观性；安全阀开启时间和卸载阀卸载时间调整方便简洁；设备维护和检修量减少了三分之二，保证了机组的安全稳定运行。

关键词：“三阀”改造；压油装置；水电站调速系统

中图分类号：TV734 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）35-0068-03

1 概述

李家峡水电站机组压油装置是给调速系统提供压力油源及控制油源的主设备，压油装置各部件运行的好坏，直接影响调速系统的速动性和可靠性。压油装置主要由集油箱、螺杆式压力油泵、安全阀、止回阀、卸载阀、压力油槽及其相关管路阀门组成，为分体式布置，占用空间较大。卸载阀设计卸载时间为5～10秒，安全阀设计开启压力为4.08～4.16MPa、全开不超过4.60MPa，要求逆止阀动作灵活，该装置对油质要求高。电站将安全阀、止回阀、卸载阀统称为压油装置“三阀”。

2 运行设备现状不足

机组投产8年来，通过对调速系统压油装置“三阀”维护和检修时的认真观察和详细分析，从中发现了很多不足之处，主要表现在以下五个方面：

（1）安全阀均存在活塞磨损严重、弹簧变形、限位螺钉断裂、节流孔堵塞等现象，因此造成活塞发卡，安全阀整定值时常发生变化，压油泵一启动安全阀就开启排压，压力油槽无法建压，时效性很差，整定压力易变，导致“安全阀不安全”，成为油压系统的事故隐患；每次检修和消缺时需要研磨活塞或者更换活塞、更换弹簧及限位螺钉等。

（2）止回阀均存在活塞密封不严、弹簧变形、导向螺钉松动及断裂情况，造成关闭不严密，致使压油泵反转，压力油槽压力下降较快，压油泵频繁启动。需要经常分解止回阀，研磨、更换处理。

（3）卸载阀均存在活塞磨损严重，弹簧变形，活塞发卡，节流孔堵塞，致使卸载时间过长及不能卸载的现象发生，每次检修和消缺时需要研磨活塞或者更换活塞、更换弹簧。

（4）压油装置“三阀”由于各阀分开安装，连接管路较多，时常发生渗漏油现象，如现场安装图1所示。

（5）“三阀”对油质的要求较高。

为解决以上问题，在机组检修中需对其“三阀”进行改造，以保证机组的安全稳定运行。

图1

3 改造前选型对比

3.1 原设备的结构特性

3.1.1 安全阀工作原理。压力油泵启动输油进入安全阀活塞下腔，同时另一路油通过活塞上的节流孔进入活塞上部的小活塞下腔，小活塞上部为调整安全阀动作值的弹簧及调整螺钉，当压力油泵出口压力不断上升，大于安全阀动作压力时，小活塞下腔压力油克服上部弹簧压力致使小活塞向上移动，从而带动活塞向上移动，打开排油窗口排油，保证压力油泵及压力油槽不过载，确保设备安全运行。

3.1.2 卸载阀工作原理。压力油泵启动输油进入卸载阀活塞下腔，此时因活塞上腔无压力油，压力油泵输出的压力油克服弹簧阻力使活塞上移排油，同时另一路油通过卸载阀壳体上的节流塞孔进入活塞上腔，活塞上部面积大于下部面积，压力油泵在不断输出压力油时，活塞上部压力不断上升，当大于活塞下腔压力时，上部活塞在压力油的作用下克服下部弹簧压力致使下部活塞向下移动，关闭排油窗口，使压力油泵向系统进行输油。卸载阀的卸载时间长短是通过节流塞孔径大小控制活塞上腔压力升高快慢来实现的。

3.1.3 止回阀工作原理。压力油泵输出油压大于系统油压时，向系统输入压力油，当压力油泵停止时，在系统压力的作用下，活塞关闭，防止压力油泵反转。

3.1.4 原设备布置示意图见图2：

图2

3.2 新阀组的结构特性

3.2.1 组合阀块工作原理：本阀采用插装式结构，由两组插装单元及先导控制回路组成，工作原理图见图3：

图3

油口P为进油，接压力油泵出口，P1为出口，接系统工作回路，T口为回油口，接油箱。液控阀YV为顺序控制用先导阀，其控制油源引自P口，调节其偏置弹簧的预紧力即可控制其动作时的控制压力设定值。压力油泵启动初期，原动机转速尚低，流量不大，P口处未建立压力，液控阀YV处于原始位置，此时溢流插装单元CV1的控制腔X1内油液经YV回油箱，CV1处于开启状态。而P1口处，由于负载的作用具有一定的反向压力，故单向插装单元CV2处于关闭状态。在此状态下，液压泵输出的全部流量经CV1卸荷，P口处的压力由CV1阀的开启度及压力油泵流量等因素决定，CV1阀的开启度可用更换其阀芯上部的限程调整垫圈的方法进行调节。

随着原动机的加速，压力油泵的输出流量不断增加，P口压力也随之升高，到原动机接近稳定状态时，压力油泵输出流量接近最大，P口处压力为最大卸载压力，应稍高于液控阀YV的设定动作压力值（可调节YV的偏置弹簧预压紧力与之相适应），于是YV阀动作，切换CV1的控制油路，使X1腔与P口相通，CV1在控制压力及弹簧力的作用下关闭，关闭速度由液阻螺塞Rx调整，于是P口建立起压力，克服P1口处的负载反压，将CV2阀开启，压力油泵即向系统供油，进入正常工作状态。

进入正常工作状态后，CV1阀便处于溢流阀工况，开启压力由先导阀PV调整，故本型阀实际上是启动阀与溢流阀的复合阀，使系统简化、结构紧凑。

3.2.2 现场安装后图见图4：

图4

3.2.3 改造后设备布置示意图见图5：

图5

4 具体实施过程

4.1 原压油装置“三阀”部分拆除

排除压力油槽内压力及操作油。

排除集油箱内操作油。

拆除1#、2#、3#压力油泵出口止回阀、安全阀、卸载阀及相关连接管路。

封堵安全阀和卸载阀拆除后集油箱上平面的排油孔。

4.2 新压油装置“三阀”安装

将集安全阀、卸载阀、止回阀于一体的组合式阀组在油压装置集油箱上进行布置定位，在各组合阀排油孔对应连接集油箱处开孔并打磨光滑，将组合阀放至集油箱上并将组合阀底座与集油箱焊接牢固。

配制各组合阀进出油管路和五通管（将原五通管割短降低高度后配焊法兰），且所有管路焊缝进行X射线一级探伤合格。

压油装置“三阀”、管路阀门及集油箱全部清扫干净后进行回装，各连接法兰螺栓对称、均匀把紧。

4.3 安装后“三阀”调整试验

集油箱充油，压力油槽充油、充压，检查各部管路阀门连接无渗漏。

启动螺杆压力油泵，将卸载阀卸载时间调整在规定值范围内。

启动螺杆压力油泵，将安全阀开启时间调整在规定值范围内。

停止螺杆压力油泵，检查螺杆压力油泵反转时间在规定时间内，说明止回阀严密性较好。

通过重复启动螺杆压力油泵，检查卸载动作正常，安全阀动作正常，止回阀关闭严密，组合阀块运行良好。

5 改造前后效果对比

压油装置“三阀”改造后通过两年的实际运行情况看，检修和维护量明显减小，主要表现在如表1所示：

表1

检查对比项目改造前改造后

“三阀”设备所占空间较大较小

压油装置发生渗漏率平均8次/年平均1次/年

“三阀”缺陷发生率平均18次/年平均1次/年

安全阀发生故障平均10次/年平均0次/年

卸载阀发生故障平均8次/年平均0次/年

止回阀发生故障平均3次/年平均0次/年

安全阀活塞、弹簧更换平均5次/年平均0次/年

安全阀定值调整平均5次/年平均1次/年

卸载阀定值调整平均5次/年平均1次/年

“三阀”检修平均1次/年3年1次

6 结语

通过此次压油装置“三阀”改造，完成后油泵的卸载和溢流仅靠一个主阀件与相应的先导阀的组合来实现，即一个插装阀可承担卸载及溢流两种控制功能；插装式阀组是将安全阀、卸载阀、止回阀合为一个整体，减少了设备所占空间、连接管路及漏点，增加了设备的可靠性和美观性；安全阀开启时间和卸载阀卸载时间调整简洁方便；人员检修和维护量减少了三分之二，确保机组的安全稳定运行，为以后同类机组设计选型改造提供了一定的参考。

参考文献

[1] 李家峡水电站压油装置安装布置图.1993.

[2] 组合阀块使用说明书[S].2005.

关于水电站调速器的系统改造论文 第5篇

概述

潮州市凤凰水电厂位于广东省潮安区北部山区， 由凤凰水库、一级电站和二级电站组成。一级电站位于潮安区凤凰镇，为坝后式电站，装机容量2×1600kW，该电站建于1978 年，自投用以来一直采用常规的电磁型保护控制系统，为保证电站安全、可靠、稳定、满发运行和提高电站经济运行水平，需对该系统进行改造。

1 微机监控系统

电站的改造按“无人值班，少人值守”的原则进行，改造后的电站控制系统采用全计算机监控系统，通过中控室控制台上的操作员工作站能实现对全站主要设备进行一对一的控制操作。

电站计算机监控系统设计为全计算机监控方式， 该系统由64 位的UNIX 操作系统和SJK-3000 水电站微机监控系统组成。计算机监控系统分为两层： 电站控制层和现地控制单元层。两层之间采用100Mbps 快速光纤以太网总线连接， 整个系统为分布式星形网络结构， 电站控制层负责全站电气设备的实时控制及其运行状态监视，其主要功能包括数据实时采集处理、报警、事件显示记录、通信控制、生产管理和指导、系统诊断、应用软件开发和培训等。现地控制单元层负责对水轮发电机组及其辅助设备、开关站设备和电站公用设备等进行实时控制和监视，当电站控制层因事故退出运行时，现地控制单元层可以独立运行不受影响。

2 监控系统的配置

2.1 电站控制层的配置

(1)选用二台SWR-1002 逆变电源，单台容量为3kVA/1H，工作方式为互为备用;

(2) 采用光纤100Mbps 快速以太网， 配一台24 口，3COM，100M网络交换机;

(3)二台操作员工作站，采用“COMPAQ ALPHASERER DS10”服务器，工作方式为互为热备用，每台工作站配有二套COMPAQ 21 寸显示器;

(4)一台工程师工作站，采用美国ICS、PIV 工控机，配一套NEC21 寸显示器;

(5)一台通信工作站，采用美国ICS、PIV 工控机，配一套NEC 21寸显示器;

(6)一台EPSON LQ1600K 打印机，一台HP 5100LB 打印机，一台HP3256A 打印机共享器;

(7)一台TP- 标准卫星时钟提供精确校时;

(8)一套智能模拟返回屏。

2.2 现地控制单元层的配置

全站共设置了三个现地控制单元，其中二台机组LCU，一台开关站公用设备LCU，都采用AWS-8420TP 一体化工控机。配置了GE90-30 可编程控制器、PM130P 电量采集装置、DAS-IA 微机温度装置和SID-2H 单对象自动同期装置。现地控制单元都各自单独由一台SWR-1002(1kVA)逆变电源提供电源。

2.3 软件配置

操作员站的系统软件采用64 位的UNIX 操作系统， 监控软件采用NSPOWR800; 其它上位机和LCU 的系统软件都采用WINDOWXP的操作系统，监控软件采用NSPRO2.0 的组态软件。

3 系统主要功能

3.1 数据采集与处理

系统对电站主要设备的运行状态和运行参数等实时数据进行自动采集，并作必要的预处理，存于实时数据库中，供计算机系统进行画面显示、制表打印以及计算控制等。

电站现场各种数据的采集基本上由各自的LCU 单元和视频监测点来完成，现场数据包括：数字量、模拟量、脉冲量、视频量等。不同性质的数据其采集与处理的方法各不相同。

(1)模拟量的采集与处理:模拟量包括电量模拟量、非电量模拟量以及温度量。采集的数据经过有效性检验、标度换算、梯度计算、越复限判断等处理后形成实时数据存入实时数据库中。

(2)开关量的采集与处理:计算机状态监控平台能以中断方式迅速响应开关量信号，并做出一系列必要的反应及自动操作。对信号的处理包括光电隔离、接点防抖动处理、硬件及软件滤波、基准时间补偿和数据有效性检验等，最后经格式化处理后存入实时数据库中。

(3)视频数据的采集与处理：计算机视频监控平台对9 个视频采集点的数据进行采集，通过解析形成视频流数据，可以通过视频图像管理系统进行显示和管理、可以通过硬盘录像系统进行数据存储和备份以及可以通过以太总线把数据传输给计算机状态监控平台。

(4)人工采集：对无法采集到的信号，允许运行值班人员和系统操作人员对其进行人工设定，并对其作相应的标志。

3.2 控制与调节

(1)控制与调节的对象：#1、#2 机组及其辅助设备和线路等。

(2)控制与调节方式：包括远方控制方式和现地控制方式。远方控制方式能完成自动开停机、自动准同期并网、增减负荷、调节频率和电压、给定负荷或负荷曲线、给定发电机出口电压、给定系统频率等。现地控制方式完成自动开停机、自动准同期并网、工况转换、负荷调整等操作。

3.3 运行安全监视和事件报警

运行安全监视和事件报警包括：

(1)运行实时监视:监控系统可以使运行人员通过CRT 对全站各主设备进行实时监视。

(2)参数越限报警与记录: 包括越限报警，越复限自动显示、记录和打印;对于重要参数及数据还将进行越限后至复限前的数据存储及召唤显示;启动相关量分析功能，作故障原因提示。

(3)事件顺序记录与报警:当电站发生事故造成断路器跳闸、重合闸动作等情况时，监控系统立即以中断方式响应，并自动显示、记录和打印事故名称及时间、相关设备的动作情况以及自动推出相关画面，作事故原因分析及提示处理的方法。

(4)故障状态显示记录:监控系统定时扫描和监测各故障状态信号，一旦发生状态变化将在CRT 上即时显示出来，同时记录故障及其发生的时间，并用语音报警。

(5)事故追忆及相关量记录:当电站发生事故时，需对事故发生前后的`某些重要参数及相关量进行追忆记录，以供运行人员事后分析。

(6)温度巡检:机组测温除了数字温度仪(由主机厂配套，装于机组测温制动屏)以外，还配置了温度巡检装置，用于测量轴瓦、定子铁芯、风冷等的温度。它们具有越限报警、重要瓦温的变化率趋势报警以及实时显示当前最高瓦温和温度的平均值等功能， 并通过RS232 口或RS485 口与机组LCU 单元交换信息。

3.4 人机接口画面

在线显示实时图形， 使运行人员对全厂生产过程进行安全监视，并通过状态工作站和视频工作站的功能键盘或PLC浪费电能、降低负荷能力、干扰通信系统、引起系统谐振等。为解决电力电子装置和其他谐波源的谐波污染问题，需进行谐波抑制。

谐波抑制的具体措施有：

(1)变压器采用Δ/Y 结线，可消除3 的整数倍的高次谐波;

(2)增加整流变压器二次侧相数;

(3)使用无谐波污染的绿色变频器;

(4)使用无源滤波器或有源滤波器;

(5)改善三相不平衡度;

(6)加装交流滤波装置。

5平衡三相负荷实现节能

低压线路中，由于单相及高次谐波的影响，三相负荷存在不平衡，会对供配电网络造成如下主要危害：

(1)影响变压器及电机的安全经济运行;

(2)引起供配电网络相线及零线电能损耗加大;

(3)引起照明灯具寿命缩短(电压过高)或照度偏低(电压过低)及电视机的损坏等;

(4)对于通信系统，会增大干扰，影响正常通信质量。

为了减少三相负荷不平衡造成的能耗， 应及时调整三相负荷，使配电变压器出口处的电流不平衡度不大于10%，干线及支线首端的不平衡度不大于20%，中性线的电流不超过额定电流的25%。三相配电干线的各项负荷宜分配平衡，最大相负荷不宜超过三相负荷平均值的115%，最小相负荷不宜小于三相负荷平均值的85%。

6 优化照明设计实现节能

照明节能作为建筑供配电节能的重要组成部分，对于提高能源利用率、节约电能有着十分重要的作用。具体可参照《建筑照明设计规范》GB50034- 等相关标准和规范。在此仅提出照明节能设计应注意的几个方面：

(1)灯具的合理选择与布置

以往使用的普通白炽灯和日光灯、汞灯等，它们的光效低、显色性差、寿命短。三基色紧凑型荧光灯是一种小管径、高效能的绿色照明光源，俗称节能灯。它含汞量少，可减少污染。LED 节能灯则是继紧凑型荧光灯后的新一代照明光源，它环保不含汞、可回收再利用、功率小、高光效、长寿命、即开即亮、耐频繁开关、光衰小、色彩丰富、可调光、变幻丰富，其替代传统照明光源是大势所趋。

(2)优质电子镇流器的应用

传统的电感式镇流器功率损耗大、有频闪、功率因数低、噪声大。而电子镇流器则可使照明系统的光效提高15%，节电率通常在20%以上，提高了功率因数，降低了发电量，减少了废气烟尘的排放量，改善了环境污染。同时，因不用电感镇流器，减少了硅钢片和铜线的消耗量，也就减少了钢铁和铜的冶炼量，又可节约能源和消除冶炼过程中的废气烟尘，因而广泛应用于实际照明工程中。

(3)充分利用自然光

充分利用自然光，是照明节能的重要途径之一。在设计中，电气设计人员应与建筑师密切配合，充分合理地利用自然光，使之与室内人工照明有机结合，从而大大节约人工照明电能。在白天可利用顶部或侧面采光，替代或部分代替人工照明。对于一些室外光线投射不进来的地方，如地下车库，可通过采光井或采用光导管(光纤)照明的方式利用自然光。

7 应用建筑设备监控系统实现节能

建筑设备监控系统始于20 世纪70 年代的能源危机，经过长期发展，尤其是随着计算机网络技术、自动控制技术和通信技术的发展，建筑设备监控系统日趋完善。它可对建筑中各类设备进行全面控制，在满足建筑功能的前提下，最大限度地实现节能。

(1)供配电监控系统

供配电监控系统基于现场总线技术，由计算机、通信网络和控制设备组成。通信网络将计算机、控制设备和供配电系统中带有通信接口的开关连接起来，可检测电压、电流、有功功率、功率因数以及设备等是否运行良好，最终由工作人员在计算机上进行操作和管理，确保了供配电系统的节能和安全运行。

(2)照明监控系统

在一些大型公共建筑中，尽管照明的耗电量极大，但为了满足建筑功能，不能片面地为了节能而减少照明，而应采取科学的节能方法。照明监控系统将不同时间和不同地点的照度转换为数字形式的预设参数并存储在EPROM 中，通过设定值和实际值的比较，控制照明，实现节能。照明监控系统的应用不但可以节约大量电能，还可延长灯具寿命，节省运行费用，同时，不同的照明控制方式还能增强建筑的视觉效果。

8 结语

关于水电站调速器的系统改造论文 第6篇

【摘要】确保水电站发电设备的安全与可靠是保证水电站正常运转的前提与基础。对水电站进行必要的技术改造是保证水电站安全生产、降低检修费用、提高水电站经济性的一种有效途径。在本文中，笔者根据在水电站工作的相关经验，就水电站技术改造工作进行了详细的探讨，详细阐述了水电站机组运行中的问题，指出水电站技术改造中常采取的措施，并就水电站技术改造工作中应当注意的问题进行了说明，对于促进水电站技术改造工作具有非常积极的意义。【关键词】水电站；技术改造；水运转；安全生产

1.前言

我国的广西省拥有非常丰富的水电资源丰富，截止到到2012年年末，整个地区拥有2 400多座已建成的中小型水电站，这些中小型水电站的总装机容量大约为600万千瓦，约占全国水电资源可开发总量的五分之一。虽然当前的广西地区水电资源已经有了较高程度的开发，但是很多水电站存在装机容量小、设备陈旧，电气设施老化和破损严重等现象，并且机械设备故障率较高，发电效率较低，拥有很大的技术改造增容空间。因此，为了充分发挥这些旧水电站的优势，我们应根据水电站的实际情况，采用合理的技术手段对这些水电站进行改造。

2.水电站机组运行中的问题

通过走访大量水电站，笔者发现当前这些旧有水电站存在的问题主要表现为以下几个方面： 2.1水轮机性能落后

很多水轮机技术陈旧，并且存在制造质量差现象，现在了水轮机性能。甚至在某些水电站仍旧存在使用ZZ560、HL365、ZZ460 等型号的水轮机转轮的现象，这些水轮机转轮的单位流量、转速以及模型效率等相关性能参数都很差，仅仅相当于西方发达国家二十世纪中期的技术水平。此外，受条件限制，有些小型水电站选用的水轮机加工质量不过关，容易产生故障，长期带病运行，具有较差的运行稳定性。

2.2水轮机性能参数与运行参数有出入

水轮机性能参数与运行参数有出入，导致水轮机不能再最优工况区运行，降

低了水电站机组运行效率（耗水量多一集发电损失大等），同时还会大大缩短水轮机的使用寿命。这种现象与我国早期编制的水轮机模型转轮型谱有关系[1]。转轮型谱中涉及的转轮型号少，而有些水电站找不到与本站相匹配的转轮型号，因而只能选用相近转轮，造成了某些水电站存在水轮机性能参数与该水电站实际运行参数有一定出入的现象。相关管理部门对水电站水轮机选型的不重视，以及相关设计单位不能根据水电站的实际运行情况合理选择转轮机型，都会影响水轮机转轮额定水头或额定转速等相关参数的合理选择。此外，有些水电站在建设时没有对实际的来水量的相关水文数据进行详细考察，在建成后的水电站实际水文数据与设计资料不匹配，因此导致了水电站机组性能参数偏离实际运行参数的现象发生。

2.3水轮机与电气设备不匹配

水电站的水轮机与电气设备不匹配的现象直接导致后果是浪费水电站的设备容量，增大水电站的运行损耗。水轮机与电气设备不匹配的问题主要表现在如下两个方面：（1）“大马拉小车”。即水电站的水轮机具有较大的输出功率，而水电站的发电机额定容量较小，这样的水轮机与发电机相配套必然会大大限制机组的出力。（2）“小马拉大车”。这种现象与上述刚好相反，水电站发电机容量较大，而水轮机输出功率较小，严重浪费了设备容量。2.4水轮发电机绝缘老化严重

某些小型水电站的高层管理者为一些私人老板或者个体企业，不具备水电站的系统理论相关知识，在没有对水电站设备全面把握的基础上为了短期的经济效益而对水电站设备进行盲目跟从型的投资。甚至直到某些设备出现了严重的故障问题，严重影响了水电站正常运行的条件下才会进行设备的维护和管理。此外，职能型组织结构依然在某些小型水电站得到沿用，对水电站设备的运行、维护工作采用运行、维护细致分工的模式，降低了设备的维护效率。在长期缺乏有效维护的情况下水轮发电机因运行年代长，定子、转子的绝缘老化极为严重，非常容易引发接地故障，使得水轮发电机组难以维持正常的运行。此外，某些水电站采用制造或安装质量较差的水轮发电机的推力轴承，严重降低了其安全可靠性，进而导致推力轴承烧瓦的事故发生。其中图1为传统的水电站组织结构图。

小型水电站

技术安全部 运行部 检修部 机电物资部

水务班 运行班 电气班 机械班

图1 小型水电站传统组织结构图

2.5水轮机磨蚀破坏严重

河流多泥沙的情况容易造成水电站水轮机磨损破坏[2]。根据相关行业的统计，在全国范围内的小型水电站中，大约存在三分之一的水电站的水轮机存在空蚀以及严重的泥沙磨损现象，导致了导水叶、进水阀等出现漏水问题，甚至严重的影响设备正常开、停机的程度。此外，水轮机磨蚀破坏严重造成叶片裂纹或断裂，极大的降低了设备的安全可靠性。

3.水电站技术改造分析

多数小型水电站的技术改造以水轮发电机组的改造为主[3]。针对水电站的技术改造设计中可以分如下几种具体情况进行阐述： 3.1水轮机设备陈旧、性能落后的情况

对于水轮机在长时期不断运行后设备陈旧、性能较差的水电站，为了有效提高水电站的水轮机运行效率，其技术改造的方式可选用更新改造或增容改造。技术改造选用的新型水轮机转轮应与该水电站水头段导水叶相对高度一样（或近似）。如果没有与该水头段相匹配的合适转轮，则应根据水电站的实际情况进行必要的改型设计，或者重新设计转轮，甚至可以对新型转轮的过流部件型线与结构进行必要的改进，其实满足水电站的增容、增加年发电量的技术改造要求。3.2水电站多泥沙的情况

对于处于多泥沙河流段的水电站，水电站的技术改造应注重考虑水轮机磨损问题。水电站的技术改造可选用与抗磨措施相结合的方法，充分考虑水电站水轮机的过机含沙量、泥沙中值粒径等相关因素，可使用单位转速较低、单位流量较小同时又具有较高模型效率的新型转轮，并根据水电站的实际情况适当降低和匀化导叶区流速。此外，为了有效降低水轮机的磨损，还应对水轮机采取合理的抗磨措施，如保护涂层等，以有效延长水轮机使用寿命。

3.3水头、流量与原设计不符的情况

水头、流量与原设计不符应分以下两种情况进行讨论：（1）水头、流量超过原设计，这种情况下的水电站技术改造可采用增容改造方式。（2）水头、流量小于水电站原设计，此时的水电站技术改造宜采取减容改造方式。这两种方式的技术改造都应充分考虑水电站的实际运行水头和流量[4]。不同的是，前者需要根据实际情况合理提高水轮机的额定水头，加大额定输出功率，而后者则需要根据实际情况适当降低水轮机的额定水头，减小额定输出功率。然后选用合适的新型转轮或重新设计转轮，将水轮机调整到最优或较优工况区运行。3.5水轮机与电气设备不匹配的情况

对于“大马拉小车”，可以根据水电站的具体情况单独改造水轮发电机。为提高绝缘等级或改进通风系统等实现增容。如果主变容量不满足要求，则可换用新变压器。对于“小马拉大车的水电站，可对水轮机进行改型，达到增容目的。

4.在水电站技改中应注意的问题

（1）增容改造须分清主次。由于水电站的水轮机处于原动机的地位，影响参数多，具有一定的选型技术难度，因此在改造中应以水轮机的改造为根本，其次再考虑其他机电设备的整改工作。

（2）重视竣工验收。竣工验收工作，应在水电站技术改造工程后进行的生产试运行合格后予以进行，确保水电站技术改造目的。

（3）重视水力核算。水力核算即是对水轮机输水系统的过流量和水头损失的数值关系进行核算[5]。最大过流量和水头损失是制约水轮机增容的关键[6]，因此应对水力核算予以足够重视。

5.结语

对水电站进行技术改造，有利于保证水电站安全生产、降低检修费用，同时也是提高水电站经济性的一种有效途径。水电站的技术改造应根据水电站的实际情况，如水轮机设备陈旧和性能落后、水电站多泥沙、水轮机与电气设备不匹配、流量与水电站原设计不符等，具体问题具体分析，同时在技术改造中分清增容改造的主次，重视竣工验收和输水系统的水力核算等，切实做好水电站的技术改造工作。

【参考文献】

关于水电站调速器的系统改造论文 第7篇

西沟水电站位于黑龙江省黑河市境内黑龙江支流公别拉河中下游, 总装机2台18MW, 2台机组于1991年发电, 在电网中担任调峰和事故备用。西沟电站水轮机采用武汉汽轮机厂生产的HLA194-LJ系列, 水头172.56 m, 属高寒地区高水头混流式机组, 调速器为随机选配的JDT-100A系列电液调速器。 该调速器投运后出现过许多不利于稳定运行的因素, 主要表现在:接力器频繁抽动、电液转换器与主配中间位置漂移、静耗油量与内部泄漏大、油泵启动频繁, 甚至电子元件老化导致不能自动运行, 使之维护工作量很大。

2 JDT-100调速器存在的问题

JDT-100调速器为20世纪80年代产品, 是一种典型的集成电路电液调速器。该调速器在当时属于较先进的电子调节器 + 液压随动系统结构的调速器, 是很经典的双锥式电液伺服阀 + 悬挂式主配压阀型式的产品, 投运初期具有较好的动静态指标和较全面的控制功能, 但随着运行年限的增加, 一些缺陷和问题逐渐暴露出来。

a.该调速器在运行中存在着较大的调节误差、对负荷变化反映迟缓、调节不灵敏、并网过程时间长等缺陷;每次机组并入不同电网 (北黑网、省网) 需人为手动改变其调节参数, 而且必须在停机时更改, 比较麻烦;在运行中多次出现调节失灵及溜负荷现象, 使机组运行的安全稳定性越来越低;另外其工作电源为AC220 V, 无备用电源, 一旦厂用电消失, 调速器将无法正常工作。

b.JDT—100调速器系统设计复杂、繁琐 (电路板卡较多) , 测频分辨率低, 不可靠因素较多, 有关板卡一旦故障, 很难保证有足够的备件来更换;没有预留与计算机监控系统的接口, 使得在以后电厂的综合自动化改造时将会出现难以与LCU匹配、无法实现AGC等问题。

c.随着工作时间的延长, 其调节控制部分的杆件、活塞、衬套等部件磨损加重, 导致调节死区范围变宽、漏油量增大等现象。尤其是双锥式电液伺服阀对滤油精度与油质要求高, 每次检修均需仔细清洗, 否则易发生阀件动作发涩、甚至内部组件生锈。这样不但增加了检修时间, 还易引起电液伺服阀动作失灵。此外, 一个最突出的问题是漏油量较大导致压油泵启动频繁 (1号机5次/min, 2号机6次/min) , 既增加厂用电消耗, 又易在夏季引起油泵电机过热, 时刻威胁着系统正常运行及生产的安全。无论调速器处于工作状态, 还是停机备用状态, 油泵电机的大量功率消耗在油液的无效循环上并产生热量, 促使油温上升, 而温升又使油液黏度下降, 进一步加剧泄漏的增加, 泄漏的增加又使系统工作效率进一步下降;低黏度油液流过泵、阀等液压件时, 元件特性将发生变化;而油温过高使油液氧化加剧, 降低油液、元件的使用寿命, 其生成的沉淀物易堵塞各种控制小口, 极易导致工作不正常。

3 调速器改造过程及分析

为了解除运行中的后顾之忧, 提高设备运行的稳定性、可靠性及性能指标, 进一步提高电站的综合自动化水平, 有必要对调速器进行更新改造。

3.1 第一阶段改造

1998年开始实施对调速器电气及机械部分进行改造, 出于经费等方面的考虑, 决定改造工作分两阶段进行, 首先只对电气控制部分进行改造, 而机械液压部分暂时保持不动。

我国调速器经历了机械液压型、模拟电路电气液压型和微机型等几个阶段。从性价比和技术可靠性的角度考虑, 选用GWT-1B型工业微机调速器。此调速器最大特点就是以工控微机调节代替常规集成电路电气调节单元, 并采用了多CPU分布容错结构。它包括工业微机调节器、I/O模块、智能功放单元及接口、位移传感器/变送器、频率变送器、人机界面、远程通信单元等。

1999年4月21日调速器改造设备安装调试完毕, 当年4月21～28日对2台机组调速器进行现场交接试验, 其各项试验及性能指标均可满足DL/T563-95、GB/T9652.1-1997、GB/T9652.2-1997标准提出的指标要求, 电气部分的改造基本上是成功的。但该次改造过程中发现2台调速器的机械液压柜都存在着不同程度的缺陷, 可能对日后的安全运行构成潜在隐患, 主要表现为电液转换器和主配压阀零位向关侧的偏移、漂移, 经过数小时的艰难调整, 都无法找出一个稳定平衡的零位, 只能藉助于电气补偿。在自动工况下, 如果电气控制柜掉电失灵或软件正处于初始化过程中, 将会造成主接力器向关闭方向漂移;若机组处于自动空载工况下遇到这种极端情况, 则将导致机组在数秒内关机;若机组处于自动发电工况遇到这种情况, 则将导致机组在数秒内负荷减小或进入调相运行。鉴于此, 亟需进行机械液压部分的改造工作。

3.2 第二阶段改造

2000年针对调速器机械液压部分存在的问题, 结合调速器发展的最新进展, 开展第二阶段的调速器机械液压部分改造, 选用CVT-5X型调速器液压控制柜。

此次改造液压部分采用CVT-5X直接数字控制的液压随动系统, 在保留原有油压装置、基础架、进出油管及主接力器走向不变的前提下, 取消原有电液伺服阀、主配压阀、钢丝绳及杆件的机械反馈链, 代之以逻辑插装阀和高速开关阀 (数字阀) 及手动阀的有机结合。它突破了长期以来一成不变的主配结构、电液伺服阀以及制造工艺和结构布置等方面的种种制约, 使机柜的组合机理与结构发生了根本性的变化, 成功地将快速开关阀与逻辑插装技术有机结合, 实现调速器液压控制的所有功能。它既实现了大范围无管路连接和系统集成, 同时以元件-组件-回路为基本结构单元, 进行多层次组合与叠加, 并同微机直接数字控制技术相结合。由于采用模块化结构, 可以灵活组合和布置, 整个液压柜具有很高的集成度, 无任何杆件、钢丝绳、内部管道, 降低了对用户的使用、运行维护的要求。

在改造后的CVT-5X调速器系统中, 微机调节器的控制输出是数字量, 无需D/A转换, 直接通过智能功放/驱动回路作用于液压随动系统, 接收这些数字信号和起电-液转换作用的是高速开关阀组件, 而起流量和功率放大作用的是主控功率阀组 (逻辑插装阀组) , 该组阀取代了常规调速器的主配压阀。即由快速开关阀进行先导控制, 以逻辑插装阀作为主级放大元件, 同时设置手动控制回路、紧急停机回路、其它辅助控制等回路。其基本特征可归纳为:调节器数字输出、先导控制、阀座主级、嵌入式联接, 各组件之间采用模块化结构有机地组合与叠加在一起。

通过分析比较, 发现常规主配压阀在所谓“复中”时, 是处在一种相对的动平衡状态。若保证接力器不漂移, 就应保持严格的平衡, 这对反馈系统提出了较高的要求, 安装调试也有一定的难度, 尤其在纯机械手动状态, 该问题更加突出。而在CVT-5X中, 插装阀在关闭时处在一种确定的稳定平衡状态, 故这种调速器具有较高的稳定性, 通过数小时的试验验证, 接力器位置无任何漂移, 克服了原调速器控制阀难以找到稳定工作零位的弊端。

该调速器系统的调节与控制不是建立在阀的“中间位置”基础上的, 控制阀无任何机械搭叠量、阀芯动作快捷灵敏, 同时高速开关阀、插装阀还具有极强的耐油污能力, 故系统运行稳定、调节品质高、维修工作量极小、调整方便, 且当发生电源中断等故障时, 能保持接力器稳定于当前状态, 具有较强的容错能力。

CVT-5X调速器自投运以来, 一直按电网调度的要求安全稳定运行, 同时能自动选择按不同调节模式运行, 且在不同的运行工况 (包括在北黑网小网运行) 下, 均具有良好的调节与控制性能。在每天3～5次的开机-发电-停机的工况转换中, 始终保持稳定运行, 开机并网速度快、增减负荷方便、故障监测及保护功能完善。

采用CVT-5X调速器后, 稳定状态下油泵启动间隔时间为原调速器的上百倍 (30小时内油泵仅启动2次) , 极大地提高了调节系统的工作效率, 每年可以节省十分可观的厂用电, 同时也延长了油泵/电机的使用寿命。新调速器基本克服了原调速器的缺陷, 而且安装方便、维护检修简单、运行可靠、自动化程度高, 对电厂的安全运行、电能品质和自动化水平的提高起到了关键作用。

2004年, 由中国水利水电科学院自动化所组织专家, 在CVT-5X调速器经历了3a多现场工业运行考验后进行了现场检测试验。5项试验共6个指标均达到或优于GB/T9652.1-1997、GB/T9652.2-1997标准提出的性能指标要求, 其它无考核指标的试验项目均动作正常、符合国标或设计及合同提出的要求。2007年底, 在运行近7年之后, 在小修期, 首次对调速器阀件解体清洗, 发现所有阀件无一磨蚀, 配合尺寸及机械性能无任何改变。

4 改造后调速器的优越性

a.新调速器采用不同压力特性的高速开关阀组件取代电液转换器, 进行先导级的电气-机械-液压转换, 并同时实现D/A转换的功能。高速开关阀采用大功率高速电磁铁驱动, 阀芯操作力大且无卡阻部位存在, 仅工作于通/断 (ON/OFF) 两种状态, 使得耐油污能力和工作可靠性得到根本的保证。

b.由组合结构的逻辑插装控制阀单元取代主配压阀, 在同一主级上复合压力、流量及方向诸多功能, 阀芯的启闭过程可由高速开关阀灵活控制, 且阀芯开启/关闭过程直接由数百公斤以上的液动力驱动, 动作可靠性有了很好的保证, 亦避免了传统的主配压阀存在的标准化程度低、性能一致性难以保证、互换性不好等不足。此外, 逻辑插装控制阀单元采用高硬度的耐磨材料, 即使长期工作也不会磨损失效。

c.利用高速开关阀与插装阀的优化组合, 取消了传统的主配压阀、电液转换器等问题较多部件, 从根本上消除了调速器阀件工作不可靠的机理 (如拒动、发卡、零位漂移等) 。

d.无需电气D/A转换, 把微机直接与液压部分结合起来, 简化了系统结构, 电液转换过程快捷无时滞、信号失真小。将数字技术所具有的稳定、可靠、高精度及可附加外部运算单元等优点带到调速器液压随动系统中来, 控制方式的实现灵活易行, 从而降低了出现故障的概率。即使电气部分彻底失灵, 也能使接力器保持当前开度始终不变, 并自动切为手动运行, 避免故障的扩大以及由此造成的不良后果。

e.CVT-5X调速器机械液压部分除了能实现传统机械液压柜的所有功能外, 还能实现容错运行以及自动/手动/电手动之间无条件、无扰动的平滑切换。系统结构简洁, 内部液流阻力小, 因此运行平稳振动小;从元件到系统密封性能好, 泄漏量小, 提高了系统及压油装置的工作效率。

f.由于高速开关阀、逻辑插装阀等液压阀采用标准化程度高的组件, 元器件的互换性好, 以锥面/球面密封取代传统调速器阀件的间隙密封, 密封可靠, 无任何连接杆件、柜内管路, 无泄漏现象, 环保、节能作用十分显著。

g. CVT-5X调速器将电柜和机械柜合为一体, 取消了原来的机械柜和电气调节柜。不但减少了设备, 降低了故障率, 同时减少了维护成本。

5 结束语

西沟电站调速器通过两个阶段的改造后, 其性能及长期运行的稳定性和可靠性已得到根本保证。由于该调速器密封性能及系统工作效率的改善, 使油泵启动间隔延长, 具备显著的节能环保效果。该调速器整体结构简单, 操作简便, 维护工作量极小, 是已建电站改造或新建电站的理想选择之一。

高速开关阀与逻辑插装技术的有机结合及其在调速器上的成功应用, 为液压技术的发展开辟广泛的应用前景, 使调速器液压技术的发展提高到一个崭新阶段, 是迅速提高我国调速器工业技术水准的有效途径。

摘要：针对西沟水电站水轮机调速系统存在的问题, 阐述了调速器改造方案, 分析新型调速器的优越性。技术改造后, 新型调速器整体结构简洁, 操作灵活高效, 运行稳定可靠性高。