0引言
青銅峽水電站9號機組30 MW水輪發電機于1995年8月投產發電，水輪機為軸流轉漿式機組，型號為60-LH-550，采用DST-100-4.0型調速器進行機組的轉速自動調整，電網頻率跟蹤和負荷控制，其結構組成如下：電調柜為模擬電路調速器，具有導葉和輪葉雙重調節功能，機柜部分有導葉和輪葉電液隨動系統，反饋系統，開度限制機構，緊急停機電磁閥，手自動切換閥，雙濾油器及分段關閉機構等，調速器主要技術參數為主配壓閥直徑100 mm，主配壓閥工作行程25 mm，額定工作油壓4.0 Mpa,轉速死區<0.05％，隨動系統準確度<1.5%。
1青銅峽水電站9號機組原DST-100-4.0型調速器在運行過程中存在的問題
水輪機調節系統靈敏度差，空載時頻率波動大，穩定性差，調速器不能投入自動運行。調速器電柜為模擬電路控制元件，電柜電子元件漂移較大，工作性能極不穩定，導致調速器工作不穩定，電子元件易損壞，難以滿足微機監控的要求。電液轉換器（伺服閥）抗油污能力低、易發卡，造成調速器工作不穩定和調負荷無法正常開停機等故障，給機組安全運行帶來隱患。電氣柜主要模件備品廠家已不再生產。調速器生產廠家目前已經不生產此類調速器，備品備件難購買，調速器檢修維護困難。經水電站組織多方面技術人員專家現場試驗多次消缺處理，調速器達不到自動穩定運行，問題一直未能解決，決定對水電站9號機組調速器機柜和電柜控制部分實施改造。
2 設備選型
    根據水電站9號機組自動控制部分，包括調速器電柜，機柜順序控制裝置存在的實際問題，青銅峽水電站召集多方技術人員各類專家對水電站9號機組多年存在的問題進行分析，總結設備選型原則，技術先進，調節性能好，安全可靠性高，功能完備，操作、檢修維護方便，調速器機柜和電柜可匹配性好的廠家為原則，經過反復比較、論證，擇葛洲壩能達公司生產的WBST-100-40機電合柜的微機調速器為水電站9號機組技能改造產品，設計中取消了傳統的機械開度限制裝置，取消導葉，輪葉鋼絲繩反饋，用步進電機控制方式取代原導葉漿葉環噴式電液轉換器（伺服閥）的驅動控制的液壓隨動系統，取消了主配壓閥以上的油管路，使調速器柜內機構大為簡化，電氣部分采用了高性能的PCC可編程控制器，取代模擬電路電氣控制部分，可實現精確測頻，并能實現與監控系統的高速通訊。
2.1 WBST-100-40微機PCC智能調速器電氣控制主要性能與特點
WBST-100-40微機調速器具有3種操作方式，自動運行，電氣手動運行，機械手動運行。PCC可編程控制器作為主機，采用了簡單易懂的梯行圖編程，具有容錯自診斷功能。電氣回路中導葉，輪葉反饋采用進口感應式位移傳感器，無滑動觸點，避免了漂移，干擾行差等問題。具有獨特全數字式控制，自適應變參數并聯PID調節功能，設置了頻率跟蹤，開度跟蹤，功率跟蹤等。為適應水頭變化要求，設置了自動和手動輸入水頭裝置。根據現場要求，設置標準可靠的通訊接口，與上位機數字通訊，實現計算機監控管理。采用先進的觸摸屏，實現數字傳遞，參數修改，狀態顯示，故障報警，故障追憶功能。
2.2 WBST-100-40微機調速器機械液壓部分的主要性能特點
步進式隨動系統取代電液隨動系統，提高了抗油污能力，克服了多種液壓閥存在卡阻問題，且簡化調速器結構，使調速器可靠性提高，實現免維護。實現漿葉開度與導葉開度和電站水頭的數字協聯關系，保證機組在不同狀態下實現高效率運行，設置導葉分段關閉裝置確保機組甩負荷時機組轉速上升率，蝸殼水壓上升率，滿足調速器計算要求。具有簡單、可靠的操作功能，當電氣部分發生故障時，可無擾動地切換到手動狀態，提高了調速器的運行可靠性。設置緊急停機裝置，可以保證調速器發生電氣故障時能較快關閉導葉。主配壓閥采用鍛件，閥芯為三法盤結構形式，過流強高硬度材料經久耐用，耐磨性高。采用集成式緊急停機電磁閥，連接油管少，機械結構簡單，功能完善，可靠性高，檢修方便，維護量小。
3 WBST-100-40微機調速器的安裝與試驗
    根據水電站技術部門的要求，對水電站9號機組30MW水輪發電機組調速器進行改造，按照廠家提供的產品重新設計電氣、機械液壓圖紙，嚴格按照圖紙要求鋪設電纜，改造油路，調速器柜體安裝。做好WBST-100-40微機調速器試驗前的各項準備和通電整體試驗工作。
3.1 調速器安裝
a) 將調速器運至安裝基礎面后，拆除調速器機柜；將調速器整體吊至安裝基礎面后就位，檢查底座水平，對稱緊固調速器基礎聯接螺栓；恢復調速器機柜；聯接調速器反饋機構；
b) 系統管路配接、油壓系統設備安裝完成，位置確定后，開始系統管路的安裝工作；清洗設備及管路附件，安裝設備與管路接口法蘭，根據實測距離和設計圖紙在安裝現場切割下料；合理布置管路支架、吊架，對接管路，調整管路水平度及垂直度，點焊固定并分段編號；管路焊接完成后對管路徹底清掃，進行打壓試驗，試驗壓力為系統額定壓力的1.25倍，耐壓時間30分鐘，各部焊縫無滲漏；
c) 電纜管的處理、電纜敷設、掛牌、固定，電纜頭制作，芯線綁扎或走線槽，以及字頭號的打印，防火封堵等，遵從電纜安裝的一般規定。電纜在剝皮后，用500V兆歐表測試其芯線對地及其它芯線的絕緣，必須大于100MΩ。特別提到的是，進入測速探頭、水位傳感器、位移傳感器、電液轉換器的屏蔽電纜，其屏蔽層須進入元件的進線孔內。在電調柜一端，屏蔽層在緊靠芯線接線端子處分開，接入設計的屏蔽層端子。上端子的線頭，留有適當的長度余量，不得使端子承受芯線的拉力。電纜牌、芯線字號清晰明確。對所有電纜線兩端解開對線、查線；
d) 對到貨的油壓裝置壓力表、壓力開關、壓力變送器、液位變送器、液位信號器、補氣閥等進行初步校驗和整定。合格后，妥善安裝。
3.2電調柜的整體試驗
a) 在調試人員的指導下，電調柜兩路電源帶電，檢查電源變換裝置正常，檢查兩路電源切換正常；
b) 調速器充油，導水、反饋機構已連接，機械柜調整完畢，進行：導葉開度傳感器試驗；電液轉換器試驗；電子調節器動態特性試驗；電液調節裝置極限增益試驗；容錯功能試驗，通道切換試驗；電液調節裝置漏油和耗油量測定；電液調節裝置輔助功能檢查；
c) 調速器靜特性試驗。試驗時永態轉差率bp為6%，比例增益Kp和積分增益KI取最大置，微分增益KD置于零。短接斷路器合閘位置接點。調整頻率信號源，使輸入頻率信號按一個方向增高或降低。每次接力器變化得到平衡后，記錄頻率值和相應的接力器行程，繪制靜態特性曲線；
d) 調速器在機組空載試驗中的檢查試驗：進行手動和自動切換試驗時，接力器無明顯擺動。在自動調節狀態下，機組3min轉速相對擺動值不超過±0.15%。頻率給定的調整范圍滿足±10%。在空載擾動量為±10%時，超調量不超過擾動量的30%；超調次數不超過2次；調節時間符合設計規定。在自動調節狀態下，調速器失去一路工作電源的試驗，觀察調速器無擺動；失去一路測頻信號，調速器無明顯擺動。失去兩路工作電源，調速器關機；
e) 調速器在自動開停機及事故停機流程中的試驗：在自動開機中，檢查調速器的兩段電子開限的執行情況，根據開機時間和開機轉速超調量，調整電子開限數值。在自動停機過程中檢查調速器的執行關機情況。在事故停機過程中，檢查事故停機電磁閥動作情況；
f) 調速器在甩負荷試驗中的測試記錄：機組甩25%負荷，用記錄儀記錄發電機電流、轉速量、接力器位移等量，以發電機電流消失點為起點，接力器的不動時間小于0.2s；甩100%負荷，超過穩態轉速3%的波峰不超過2次；甩100%額定負荷后，從接力器第一次向開機方向移動起到機組轉速擺動值不超過±0.5%為止所經歷時間不超過40s；
g) 帶負荷連續72h運行。
4安裝調試過程中存在的問題及解決方法
a) 調速器在功率模式下運行時，由于水電站9號機組上游渠較長且渠道內雜物較多，使水頭變化較頻繁，為了輸出有功功率穩定，導葉、輪葉需要不停調節。特別是在水頭變化很快時，在導葉和水頭的雙重影響下，為了維持協聯關系的穩定輪葉調節尤其頻繁，造成輪葉步進電機溫度非常高。由于水電站9號機組屬灌溉機組，只對渠道水量有要求，決定將調速器切換至開度模式運行，在開度模式下導葉開度固定不動，輪葉調節次數明顯降低，輪葉步進電機溫度不高；
b) WBST調速器機械部分取消了導葉機械反饋，調速器在電手動運行時處于開環運行狀態，引導閥和主配壓閥實際應用中不可能在絕對中位，這樣在運行中導葉和輪葉會自動的緩慢偏移，造成有功輸出變化。我們要求廠家技術人員將電氣反饋量引入電氣手動調節回路，有效的解決了電手動運行時的負荷變化。
5結語
    青銅峽水電站9號機組微機電調經過本次技術改造及開機試驗，原調速器出現的問題都得到了解決。機組實現開機并網迅速，調解性能良好，運行穩定可靠。微機調速器操作方便，可靠性高，維護量小，主要技術指標均達到水電站9號機組的要求。通過對9號機調速器的改造，解決了水電站多年的一大設備隱患，為確保水電站的設備安全運行打下堅實的基礎，也為青銅峽水電站在今后的調速器改造工作提供參考。