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青銅峽水電站9號機(jī)調(diào)速器的改造

來源:期刊VIP網(wǎng)所屬分類:電力時間:瀏覽:

0引言
青銅峽水電站9號機(jī)組30 MW水輪發(fā)電機(jī)于1995年8月投產(chǎn)發(fā)電,水輪機(jī)為軸流轉(zhuǎn)漿式機(jī)組,型號為60-LH-550,采用DST-100-4.0型調(diào)速器進(jìn)行機(jī)組的轉(zhuǎn)速自動調(diào)整,電網(wǎng)頻率跟蹤和負(fù)荷控制,其結(jié)構(gòu)組成如下:電調(diào)柜為模擬電路調(diào)速器,具有導(dǎo)葉和輪葉雙重調(diào)節(jié)功能,機(jī)柜部分有導(dǎo)葉和輪葉電液隨動系統(tǒng),反饋系統(tǒng),開度限制機(jī)構(gòu),緊急停機(jī)電磁閥,手自動切換閥,雙濾油器及分段關(guān)閉機(jī)構(gòu)等,調(diào)速器主要技術(shù)參數(shù)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(zhuǎn)速死區(qū)<0.05%,隨動系統(tǒng)準(zhǔn)確度<1.5%。
1青銅峽水電站9號機(jī)組原DST-100-4.0型調(diào)速器在運行過程中存在的問題
水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)靈敏度差,空載時頻率波動大,穩(wěn)定性差,調(diào)速器不能投入自動運行。調(diào)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(wěn)定,導(dǎo)致調(diào)速器工作不穩(wěn)定,電子元件易損壞,難以滿足微機(jī)監(jiān)控的要求。電液轉(zhuǎn)換器(伺服閥)抗油污能力低、易發(fā)卡,造成調(diào)速器工作不穩(wěn)定和調(diào)負(fù)荷無法正常開停機(jī)等故障,給機(jī)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(chǎn)。調(diào)速器生產(chǎn)廠家目前已經(jīng)不生產(chǎn)此類調(diào)速器,備品備件難購買,調(diào)速器檢修維護(hù)困難。經(jīng)水電站組織多方面技術(shù)人員專家現(xiàn)場試驗多次消缺處理,調(diào)速器達(dá)不到自動穩(wěn)定運行,問題一直未能解決,決定對水電站9號機(jī)組調(diào)速器機(jī)柜和電柜控制部分實施改造。
2 設(shè)備選型
    根據(jù)水電站9號機(jī)組自動控制部分,包括調(diào)速器電柜,機(jī)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(shù)人員各類專家對水電站9號機(jī)組多年存在的問題進(jìn)行分析,總結(jié)設(shè)備選型原則,技術(shù)先進(jìn),調(diào)節(jié)性能好,安全可靠性高,功能完備,操作、檢修維護(hù)方便,調(diào)速器機(jī)柜和電柜可匹配性好的廠家為原則,經(jīng)過反復(fù)比較、論證,擇葛洲壩能達(dá)公司生產(chǎn)的WBST-100-40機(jī)電合柜的微機(jī)調(diào)速器為水電站9號機(jī)組技能改造產(chǎn)品,設(shè)計中取消了傳統(tǒng)的機(jī)械開度限制裝置,取消導(dǎo)葉,輪葉鋼絲繩反饋,用步進(jìn)電機(jī)控制方式取代原導(dǎo)葉漿葉環(huán)噴式電液轉(zhuǎn)換器(伺服閥)的驅(qū)動控制的液壓隨動系統(tǒng),取消了主配壓閥以上的油管路,使調(diào)速器柜內(nèi)機(jī)構(gòu)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(xiàn)精確測頻,并能實現(xiàn)與監(jiān)控系統(tǒng)的高速通訊。
2.1 WBST-100-40微機(jī)PCC智能調(diào)速器電氣控制主要性能與特點
WBST-100-40微機(jī)調(diào)速器具有3種操作方式,自動運行,電氣手動運行,機(jī)械手動運行。PCC可編程控制器作為主機(jī),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(dǎo)葉,輪葉反饋采用進(jìn)口感應(yīng)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(shù)字式控制,自適應(yīng)變參數(shù)并聯(lián)PID調(diào)節(jié)功能,設(shè)置了頻率跟蹤,開度跟蹤,功率跟蹤等。為適應(yīng)水頭變化要求,設(shè)置了自動和手動輸入水頭裝置。根據(jù)現(xiàn)場要求,設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)可靠的通訊接口,與上位機(jī)數(shù)字通訊,實現(xiàn)計算機(jī)監(jiān)控管理。采用先進(jìn)的觸摸屏,實現(xiàn)數(shù)字傳遞,參數(shù)修改,狀態(tài)顯示,故障報警,故障追憶功能。
2.2 WBST-100-40微機(jī)調(diào)速器機(jī)械液壓部分的主要性能特點
步進(jìn)式隨動系統(tǒng)取代電液隨動系統(tǒng),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(diào)速器結(jié)構(gòu),使調(diào)速器可靠性提高,實現(xiàn)免維護(hù)。實現(xiàn)漿葉開度與導(dǎo)葉開度和電站水頭的數(shù)字協(xié)聯(lián)關(guān)系,保證機(jī)組在不同狀態(tài)下實現(xiàn)高效率運行,設(shè)置導(dǎo)葉分段關(guān)閉裝置確保機(jī)組甩負(fù)荷時機(jī)組轉(zhuǎn)速上升率,蝸殼水壓上升率,滿足調(diào)速器計算要求。具有簡單、可靠的操作功能,當(dāng)電氣部分發(fā)生故障時,可無擾動地切換到手動狀態(tài),提高了調(diào)速器的運行可靠性。設(shè)置緊急停機(jī)裝置,可以保證調(diào)速器發(fā)生電氣故障時能較快關(guān)閉導(dǎo)葉。主配壓閥采用鍛件,閥芯為三法盤結(jié)構(gòu)形式,過流強(qiáng)高硬度材料經(jīng)久耐用,耐磨性高。采用集成式緊急停機(jī)電磁閥,連接油管少,機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單,功能完善,可靠性高,檢修方便,維護(hù)量小。
3 WBST-100-40微機(jī)調(diào)速器的安裝與試驗
    根據(jù)水電站技術(shù)部門的要求,對水電站9號機(jī)組30MW水輪發(fā)電機(jī)組調(diào)速器進(jìn)行改造,按照廠家提供的產(chǎn)品重新設(shè)計電氣、機(jī)械液壓圖紙,嚴(yán)格按照圖紙要求鋪設(shè)電纜,改造油路,調(diào)速器柜體安裝。做好WBST-100-40微機(jī)調(diào)速器試驗前的各項準(zhǔn)備和通電整體試驗工作。
3.1 調(diào)速器安裝
a) 將調(diào)速器運至安裝基礎(chǔ)面后,拆除調(diào)速器機(jī)柜;將調(diào)速器整體吊至安裝基礎(chǔ)面后就位,檢查底座水平,對稱緊固調(diào)速器基礎(chǔ)聯(lián)接螺栓;恢復(fù)調(diào)速器機(jī)柜;聯(lián)接調(diào)速器反饋機(jī)構(gòu);
b) 系統(tǒng)管路配接、油壓系統(tǒng)設(shè)備安裝完成,位置確定后,開始系統(tǒng)管路的安裝工作;清洗設(shè)備及管路附件,安裝設(shè)備與管路接口法蘭,根據(jù)實測距離和設(shè)計圖紙在安裝現(xiàn)場切割下料;合理布置管路支架、吊架,對接管路,調(diào)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(jìn)行打壓試驗,試驗壓力為系統(tǒng)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(shè)、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(guī)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(jìn)入測速探頭、水位傳感器、位移傳感器、電液轉(zhuǎn)換器的屏蔽電纜,其屏蔽層須進(jìn)入元件的進(jìn)線孔內(nèi)。在電調(diào)柜一端,屏蔽層在緊靠芯線接線端子處分開,接入設(shè)計的屏蔽層端子。上端子的線頭,留有適當(dāng)?shù)拈L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(guān)、壓力變送器、液位變送器、液位信號器、補(bǔ)氣閥等進(jìn)行初步校驗和整定。合格后,妥善安裝。
3.2電調(diào)柜的整體試驗
a) 在調(diào)試人員的指導(dǎo)下,電調(diào)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(diào)速器充油,導(dǎo)水、反饋機(jī)構(gòu)已連接,機(jī)械柜調(diào)整完畢,進(jìn)行:導(dǎo)葉開度傳感器試驗;電液轉(zhuǎn)換器試驗;電子調(diào)節(jié)器動態(tài)特性試驗;電液調(diào)節(jié)裝置極限增益試驗;容錯功能試驗,通道切換試驗;電液調(diào)節(jié)裝置漏油和耗油量測定;電液調(diào)節(jié)裝置輔助功能檢查;
c) 調(diào)速器靜特性試驗。試驗時永態(tài)轉(zhuǎn)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(diào)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(yīng)的接力器行程,繪制靜態(tài)特性曲線;
d) 調(diào)速器在機(jī)組空載試驗中的檢查試驗:進(jìn)行手動和自動切換試驗時,接力器無明顯擺動。在自動調(diào)節(jié)狀態(tài)下,機(jī)組3min轉(zhuǎn)速相對擺動值不超過±0.15%。頻率給定的調(diào)整范圍滿足±10%。在空載擾動量為±10%時,超調(diào)量不超過擾動量的30%;超調(diào)次數(shù)不超過2次;調(diào)節(jié)時間符合設(shè)計規(guī)定。在自動調(diào)節(jié)狀態(tài)下,調(diào)速器失去一路工作電源的試驗,觀察調(diào)速器無擺動;失去一路測頻信號,調(diào)速器無明顯擺動。失去兩路工作電源,調(diào)速器關(guān)機(jī);
e) 調(diào)速器在自動開停機(jī)及事故停機(jī)流程中的試驗:在自動開機(jī)中,檢查調(diào)速器的兩段電子開限的執(zhí)行情況,根據(jù)開機(jī)時間和開機(jī)轉(zhuǎn)速超調(diào)量,調(diào)整電子開限數(shù)值。在自動停機(jī)過程中檢查調(diào)速器的執(zhí)行關(guān)機(jī)情況。在事故停機(jī)過程中,檢查事故停機(jī)電磁閥動作情況;
f) 調(diào)速器在甩負(fù)荷試驗中的測試記錄:機(jī)組甩25%負(fù)荷,用記錄儀記錄發(fā)電機(jī)電流、轉(zhuǎn)速量、接力器位移等量,以發(fā)電機(jī)電流消失點為起點,接力器的不動時間小于0.2s;甩100%負(fù)荷,超過穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速3%的波峰不超過2次;甩100%額定負(fù)荷后,從接力器第一次向開機(jī)方向移動起到機(jī)組轉(zhuǎn)速擺動值不超過±0.5%為止所經(jīng)歷時間不超過40s;
g) 帶負(fù)荷連續(xù)72h運行。
4安裝調(diào)試過程中存在的問題及解決方法
a) 調(diào)速器在功率模式下運行時,由于水電站9號機(jī)組上游渠較長且渠道內(nèi)雜物較多,使水頭變化較頻繁,為了輸出有功功率穩(wěn)定,導(dǎo)葉、輪葉需要不停調(diào)節(jié)。特別是在水頭變化很快時,在導(dǎo)葉和水頭的雙重影響下,為了維持協(xié)聯(lián)關(guān)系的穩(wěn)定輪葉調(diào)節(jié)尤其頻繁,造成輪葉步進(jìn)電機(jī)溫度非常高。由于水電站9號機(jī)組屬灌溉機(jī)組,只對渠道水量有要求,決定將調(diào)速器切換至開度模式運行,在開度模式下導(dǎo)葉開度固定不動,輪葉調(diào)節(jié)次數(shù)明顯降低,輪葉步進(jìn)電機(jī)溫度不高;
b) WBST調(diào)速器機(jī)械部分取消了導(dǎo)葉機(jī)械反饋,調(diào)速器在電手動運行時處于開環(huán)運行狀態(tài),引導(dǎo)閥和主配壓閥實際應(yīng)用中不可能在絕對中位,這樣在運行中導(dǎo)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(shù)人員將電氣反饋量引入電氣手動調(diào)節(jié)回路,有效的解決了電手動運行時的負(fù)荷變化。
5結(jié)語
    青銅峽水電站9號機(jī)組微機(jī)電調(diào)經(jīng)過本次技術(shù)改造及開機(jī)試驗,原調(diào)速器出現(xiàn)的問題都得到了解決。機(jī)組實現(xiàn)開機(jī)并網(wǎng)迅速,調(diào)解性能良好,運行穩(wěn)定可靠。微機(jī)調(diào)速器操作方便,可靠性高,維護(hù)量小,主要技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到水電站9號機(jī)組的要求。通過對9號機(jī)調(diào)速器的改造,解決了水電站多年的一大設(shè)備隱患,為確保水電站的設(shè)備安全運行打下堅實的基礎(chǔ),也為青銅峽水電站在今后的調(diào)速器改造工作提供參考。

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