淺析珊溪電廠3號機調速器改造論文
論文摘要：隨著水力發電廠微機調速器執行年限的增加，存在負荷變化反應遲緩，調節不靈敏，併網過程時間長等缺陷，不能滿足安全生產要求，因此需要進行改造。本文詳細介紹了調速器的原理和改造過程要點，以及調速器投運前的相關試驗。
論文關鍵詞：調速器,系統改造,試驗
一、概況
珊溪水力發電廠位於浙江省文成縣境內的飛雲江上。電廠以發電為主，兼有灌溉、供水、防洪、航運、旅遊等綜合社會效益。電廠裝有四臺50MW的混流式發電機組，電廠年平均發電量3.55億千瓦時，由220千伏系統接入華東電網。電廠原調速器為武漢事達電氣有限公司生產的BWT-100型步進式可程式設計微機調速器，從2000年開始執行至今。經過多年執行，該型號調速器存在裝置老化、缺陷增多、可靠性降低，不能滿足一次調頻功能要求等問題，因此珊溪電廠決定在2009年3號機組大修期間對調速器進行改造，最終選定的調速器為長江三峽能事達電氣股份有限公司生產的'DFWT-100-4.0伺服電機微機調速器。
二、DFWT-100-4.0型調速器結構及原理簡介
DFWT-100-4.0型調速器電氣調節系統中以法國施奈德MODICONM340可程式設計控制器為核心接收不同的採集訊號與電氣反饋訊號並進行資料計算處理和流程分析，送出的連續的模擬量控制訊號透過伺服電機驅動器送到電液轉換器進行控制。可程式設計控制器可以和調速器人機介面和LCU進行通訊和資料交換。機械部分以有自主智慧財產權的伺服電機式無油電液轉換器為主體，機械液壓系統主要由電機、無油電轉、引導閥、緊急停機閥復歸閥、主配壓閥和導葉反饋感測器組成。其原理如框圖1所示：
圖1
控制器輸出模擬量給伺服電機驅動器，驅動器控制輸出為3相交流電壓使交流伺服電機產生額定轉矩為22kgf·cm的角位移，此角位移經伺服電機上的編碼器反饋給驅動器，使伺服電機的角位移與驅動器的輸入訊號成比例，與此同時透過滾珠絲桿傳動副轉換為直線位移，經引導閥和主配壓閥，產生足夠的液壓操作力，控制接力器來調節水輪機的導葉開度(輪葉開度)。主接力器的位移經電氣反饋裝置轉換為電訊號，它與PID調節器輸出訊號綜合後送至驅動器。當電機順時針(或手柄逆時針)轉動時，直線位移轉換器的輸出杆上移，高於零位，引導閥針塞向上移動，驅動主配壓閥活塞向上，接力器向關方向運動。當電機逆時針(或手柄順時針)轉動時，直線位移轉換器的輸出杆下移，低於零位，引導閥針塞向下移動，驅動主配壓閥活塞向下，接力器向開方向運動。
三、改造過程要點
珊溪電廠3號機改造是在3號機大修期間進行的，時間為二個月。時間比較充裕，電廠技術人員在對新裝置進行充分了解的基礎上，進行了細緻的準備工作後再施工，使這次改造順利完成。改造過程中，筆者認為有以下幾個要點：
1、原電氣櫃拆除前，應切除電氣櫃裡的各種電源。驗電後才能開展工作。有些特殊電纜如電網頻率採集電纜，由於PT是接在單元母線上，就要和執行人員聯絡好，把單元母線停下來做好安全措施後再拆除。
2、對原電纜做到每根電纜都確定它的作用和去向並做好記號後再拆除。
3、對新增電纜，要確定對側盤櫃位置，電纜架的走向，做好危險點分析後再施工。
4、配線前，對電纜進行絕緣檢查，確保合格。配線過程中，由於新電纜和舊電纜同時存在，要做到佈線美觀合理。
5、電氣櫃接線完畢，需上電檢查，觀察10分鐘，無明顯燒焦、異味、放電聲等，再斷開電源，恢復線路。
四、調速器投運前試驗
1、遠方訊號校驗試驗
遠方開機令、停機令、增減有功指令、緊急停機命令、急停復歸命令等開入點，監控系統工控機顯示正確，與設計功能點對應。
2、測頻迴路試驗
做測頻迴路試驗時，將接力器開啟至>6%開度位置，調速器置手動，斷路器分位置。使用訊號發生器發出模擬機頻訊號，將訊號發生器頻率訊號接入調速器試驗端子,依次改變發頻。測量發頻值與收頻值最大偏差不得大於0.02Hz.
3、靜特性試驗
調速器處於“自動”工況，負載狀態，設定相關引數，將機頻fj從50.00開始，以0.001Hz遞增或遞減，每間隔0.30HZ記錄一次，使接力器行程單調上升或下降一個來回，錄波並記錄機頻fj和相應導葉行程值。根據記錄資料採用二次線性迴歸法計算調速器轉速死區和非線性度是否符合標準。
4、充水後試驗
（1）手動開、停機試驗
根據實際水頭設定水頭引數，拔出鎖錠，準備手動開機，緩慢操作手柄，使導葉緩緩開啟，機組轉速逐漸升高。如未發現異常，應調整機組至空載執行狀態，觀察空載開度、水頭和機組頻率等引數是否正常。若機頻、網頻在30分鐘內測量無異常，則切入自動執行工況。記錄當前水頭值、空載開度。機組自動穩定執行30分鐘後，如無異常，切換至機械手動將導葉關閉，手動停機。
5、自動開停機試驗
Bp、Bt、Td、Tn置執行引數,水頭值為當前實際值。鎖錠拔出,開始自動開停機試驗。觀察記錄開機過程曲線。計算機組轉速超調量和開機時間。觀察並記錄停機過程曲線，計算停機時間。
6、空載擾動檢查試驗
機組起動到空載狀態，機組穩定運行於空載無異常現象。改變頻率給定，使機組頻率在48～52HZ之間擾動，頻率給定改變過程為：50HZ→50→52HZ→48HZ→52HZ→50HZ。觀察並記錄空載擾動波形。分別置四組不同的Bt、Td、Tn數值，記錄空載擾動波形，取超調量和調整時間最優的一組引數作為執行引數。
7、空載擺動試驗
將Bp、Bt、Td、Tn置擾動試驗執行引數，頻率給定=50.00HZ。機組在空載自動狀況下執行。調速器處於“頻率調節”模式，使調速器跟蹤50.00HZ。記錄機組頻率在3分鐘的波形曲線，計算頻率擺動值，連續測量3次，取三次平均值空載頻率擺動合格（大型調速器±0.15%，中小型調速器±0.25%）。
8、帶負荷試驗
調速器處於“自動”停機等待狀態，Bp、Bt、Td、Tn置為執行引數。由中控室（LCU）發“開機”、“併網”令，機組開至發電狀態。機組發電執行穩定，無任何異常現象。分別在“頻率模式”、“功率模式”、“開度模式”下，按“增加”、“減少”鍵，或者透過中控室（LCU）發“增、減負荷”命令，改變機組有功功率。觀察並記錄試驗過程波形，在負荷增減過程中，機組執行應穩定，機組負荷處理波動無明顯變化，接力器應無來回擺動現象。
9、甩負荷試驗
機組併網帶負荷穩定執行30分鐘，無任何異常現象,密切注意分段關閉閥動作情況。按額定負荷的25%、50%、75%、100%分四次進行甩負荷試驗。觀察並記錄每次甩負荷波形，分析每次的最高頻率、調整時間和渦殼壓力上升率，如有異常，應立即停止試驗，重新核對調保計算值。
10、一次調頻試驗
發頻為50Hz時，調速器切自動控制，投入一次調頻功能，按照電網要求修改頻率死區。分別發頻49.90Hz，49.85Hz，49.80Hz，49.75Hz以及49.70Hz，記錄頻率、導葉開度和有功功率的變化，每次發頻結束，修改發頻為50Hz；然後分別發頻50.10Hz，50.15Hz，50.20Hz，50.25Hz，50.30Hz記錄頻率、導葉開度和有功功率的變化。
試驗過程中調整PID引數，選出最好的引數，設定為執行引數。測試並確定一組一次調頻執行引數以滿足一次調頻效能要求
五、總結
DFWT-100-4.0調速器系統採用全數字交流電機+滾珠絲槓副所組成的機電位移轉換器，傳動效率極高，死區小，線性度好，而且不會自鎖，不髮卡。全數字交流電機採用閉環控制方式，提高了調速器的速動性和控制精度，在電源消失的情況下，在內自復中機構的作用下，滑套自動回覆零點位置，確保證調速器執行可靠性及系統安全性。該復中機構特點是定位精度高、可靠性高。實現“四無”：轉換器無須用油、無明管道、無槓桿、無鋼絲繩；徹底解決了電轉發卡的傳統難題。
透過相關試驗資料分析，珊溪電廠3號機調速器各項效能和引數完全達到國標要求，滿足了最初改造目的，改造後安全執行無故障，調節品質優秀，執行工況可靠。
參考文獻
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