蔺河口水电站1号机组调速器技术改造

陈芬环，李 军

（安康水力发电厂，陕西 安康 725000）

1 改造的原因

水轮机调速器是水轮发电机组重要控制设备，它的作用就是通过调节水轮机导叶开度使机组的转速（频率）控制在允许范围之内，并实现机组开、停机和增减负荷等功能。所以水轮机调速器性能的好坏直接影响水轮发电机组的运行。随着电网容量的不断增加，对电力系统的稳定性提出了更高的要求，不仅要求所有并网机组必须投入远程自动发电控制（AGC）和一次调频，而且对水轮机调速器的速动性和稳定性都提出了更高的要求。

蔺河口电站1号机组调速器为上世纪末的产品，是由东方电机厂生产的HGS-H3220步进式调速器，由于技术所限加上元器件老化，调速器存在许多缺陷：

（1）调速器不能根据运行工况自动调节参数，无法分别对空载参数和负载参数进行优化，调节品质很难改善；

（2）调速器永态转差系数bp的设定范围不符合国家标准的要求；

（3）机组空载频率摆动大，超出国标要求；

（4）机组甩负荷后的调节时间达到60 s，超过国标40 s的要求；

（5）甩25%负荷时，调速器不动时间为0.32 s，超出国标不大于0.2 s的要求；

（6）一次调频各项性能不能满足调度的要求，响应速度慢；

（7）液压随动装置中，主接力器采用的是机械反馈，调速器死区大。

为了改善调速器的动态和静态调节品质，确保调速器的各项性能都满足机组安全稳定运行以及电网稳定运行的需要，需要对调速器进行技术改造。

2 改造方案

2.1 机组及调速器主要技术参数

发电机型号： SF24-16/3900

水轮机型号： HLD294-LJ-190

额定功率： 25 600 kW

额定转速： 375 r/min

水流惯性时间常数： 1.36 s

机组惯性时间常数： 5.35 s

调速系统操作油压： 4.0 MPa

主接力器行程： 183 mm

2.2 调速器基本技术参数

调节规律: PID调节

导叶全关时间调整范围: 5～25 s可调

导叶开启时间: 5～25 s可调

频率给定调整范围: 45～55 Hz

永态转差系数bp: 0～10%可调,级差1%

PID参数可调范围:

比例增益Kp: 0.5～20

积分增益Ki: 0.05～10 1/s

积分增益Kd: 0～5 s

相对暂态转差系数bt: 1%～200%

缓冲时间常数Td: 1～20 s

加速度时间常数Tn: 0～2 s

功率给定的调节范围： 0～115%，调整分辨率≤1%；

测频方式：残压测频＋齿盘测频

2.3 改造要达到的效果

（1）调速器为PID调节，以32位工控机(IPC)或高性能PLC/PCC可编程控制器作为硬件核心，配备具有良好人机界面的彩色显示屏。调速器具有现地和远方进行开停机操作功能，并能和计算机监控系统进行连接。

（2）调速器静态特性

1）调速器静态特性曲线近似为一条直线，最大非线性度不超过5%；

2）转速死区：≤0.06%

（3）调速器动态特性

1）调速器动态特性示波图上求取的Kp、Ki值与理论值的偏差不超过2.5%；

2）机组甩100%额定负荷后,在转速变化过程中超过额定转速3%以上的波峰不超过2次;

3）机组甩100%额定负荷后,从接力器第一次向开启方向移动起到机组转速波动值不超过0.5%止所经历的时间不大于40 s;

4）接力器不动时间不超过0.2 s；

5）调速器综合飘逸量折算为转速相对值不超过0.3%；

6）调速器设有按水头调节功能,能按照实时水头自动修正启动开度,空载开度；

7）一次调频负荷响应滞后时间应小于3 s；

8）调速器应具备现场试验功能,如静特性试验,空载试验;

9）甩负荷时延等,且能计算机储存,显示或录波仪记录实验数据；

10）调速器具有在线自诊断功能,离线自诊断功能和故障保护功能。

3 改造方法

3.1 1号机组调速器此次改造主要内容

将现有的由长控所生产的DKT100型可编程伺服电机调速器改造为由我厂和水科院中水科技公司一起研制生产的数字控制式微机调速器，调速器型号为CVT-100，额定工作油压4.0 MPa，主阀块标称通径为100 mm。

3.2 改造过程

（1）1F调速系统排压至“0”，排油完毕；

（2）1F旧调速器机械柜拆除，基础板清理干净，检查水平度≤0.2 mm/m;

（3）新调速器就位，管路配焊完毕，电缆敷设；

（4）事故配压阀及分段关闭机构就位，管路配焊；

（5）位移传感器安装；

（6）调速器所配管路进行气密性试验合格；

（7）1F调速系统注油、充压；

（8）新调速器现场试验；

（9）开机试验。

4 现场试验情况（表1）

表1

5 改造效果及结论

蔺河口电站1号机组调速器经过改造后解决了旧调速器存在的所有问题，新调速器具有结构简单，技术先进，免检修，免维护的特点。新调速器各种性能指标均满足或优于国标要求。实践证明改造效果良好，达到了预期的效果，值得广泛推广。