秀观水电站调速器系统改造

舒周杨

（四川嘉陵江凤仪航电开发有限公司，四川 南充 637100）

秀观电站运行了6年，其运行中发现调速器油压装置油泵启动频繁。2008年统计表明，油泵平均9～10 min启动1次，夏天3～4 min启动1次。经检查发现，其主配压阀漏油量大，并有抽动现象。

在机组空载时转速波动大，并网后负荷波动达3%～6%，严重超过了四川省电力公司对负荷波动的要求。

原HGS-E222型微机调速器电气柜采用的是2003年生产的工控机，其稳定性、灵活性较差、可扩展性和抗恶劣环境能力不强；软件通过软盘拷贝，不利于升级。DOS操作系统不利于维护，元件老化，经常出现黑屏、死机现象。

按照省调要求，参与一次调频的电厂必须向省调上送一次调频投、退信号，而原调速器无该信号输出接点。

1 改造方法

经研究，改造采用南瑞公司生产的SAFR2003H型微机调速器。改造方法：将原主配压阀机械部分和电气控制部分全部更换，只保留调速器回油箱、压力油罐、事故配压阀。由于原主配压阀是卧式布置且无机械控制柜，现将机械控制柜布置在调速器回油箱上，电气控制柜仍布置在原位置。

2 改造后调速器的特点及功能

（1）电气控制部分采用32位PCC控制器。PCC融合了传统的PLC和IPC的优点，既具有PLC的高可靠性和易扩展性，又有IPC的分时多任务操作系统功能，运算能力强、实时性好、编程方便；同时PCC的CPU模块有独特的时间处理单元 （TPU），可以在不增加主CPU负荷的前提下很好地解决水轮机调速器的频率测量问题。

（2）独特的第三方智能切换机构。选用的欧姆龙公司的ZEN可编程智能继电器，可实时监测两套PCC调节器的工作状态，在两个调节器都正常的情况下，按照运行人员的指令把系统的控制权授予相应的调节器；在一个调节器出现故障时，控制权自动授予另一个调节器，保证双机之间的无扰动切换。

（3）强大的故障判断功能。该系统将各种故障做了具体的规定，以区别是A套或B套故障、还是机械柜的故障；是轻故障还是重故障；增加了一次调频投入接点和一次调频动作节点，以方便运行维护。新增加了一个测速传感器，以利于防止机端PT断线时引起事故停机。

（4）手动和容错控制采用了进口高速数字脉冲阀作为开关控制。在液压控制回路中，容错脉宽控制由电磁换向阀实现。本装置中的容错方式既可以与电气柜配合，实行闭环控制，也可用操作机械柜上的控制把手来控制。该阀采用锥式密封，其最大特点是无泄漏和防卡能力强。另外，因它是一个开关阀，通过该阀的流量由串于其油路上的节流阀来控制。

（5）采用全液控自复式主配压阀作为控制核心。主配压阀的控制信号为流量输入，由电液伺服比例阀直接控制，取消了常规的调节杠杆、明管、引导阀、辅助拉力器及机械反馈传动机构，提高了可靠性，维护也方便。另外，主配压阀自身具有自动回复中位的特点，其自复中机构简单可靠，无需调整机械零位。

（6）由于PCC编程语言的高级化，它不仅完全支持常规的梯形图、指令表、顺序功能图等IEC61131-1规定的多种语言，而且支持高级语言，如：Automation Basic语言和标准C语言编程，并且可以在同一个项目中同时采用多种语言混合编程，更易于升级和维护。人机界面 （Human Machine Interface）采用工业彩色液晶显示触摸屏，采用RS232与PCC主控制器交换信息，信息量大，操作方便。HMI采用WINDOWSXP系统并配有USB接口、网卡，通过HMI用户可以在线显示、修改各种参数及显示故障信息，下载、上传各种数据。

（7）轮叶控制使用伺服比例阀，其控制精度太高，因而调整过于频繁，使受油器漏油量增加，调速器压力降加快，油泵启动也频繁，针对该情况，在程序中设定了一个轮叶变化的误差范围，只有当调速器的反馈量与给定量之差大于该范围时才调整轮叶。从而有效改善了油泵启动频繁的问题。

3 改造后的效果

运行近3个月的统计数据表明，调速器油泵启动间隔时间为90～100 min、漏油泵启动间隔时间3～3.5 h，主配压阀再未出现抽动现象。

调速器空载扰动48～52 Hz与52～48 Hz的曲线见图1。

图1 空载扰动

从图1可以看出，更换调速器后，动态稳定性好，空载转速稳定。

1号机在电网频率最大上扰0.036 Hz，最大下扰0.040 Hz时的实时录波曲线见图2。

图2 录波显示

图2显示曲线更换调速器后，负荷稳定，一次调频动作正常且每次动作监控系统上都能发出报警。

4 结语

秀观水电站在3个月的运行中，未有因调速器问题而引起故障或事故发生，调速器运行正常。实际运行可以显示，调速器油泵起动间隔时间明显增加，频率跟踪能力和功率跟踪能力强，操作调节平稳、速动性好、可靠性高，保证了电能质量，经济效益明显提高，达到了预期目的。