浅析桃林口水电站调速器改造及应用

□吕宝良 董笑波 赵立民 徐 霞

桃林口水电站位于河北省青龙县境内的青龙河上，是河北省桃林口水库的配套工程。桃林口水电站装机容量2×10MW，本着“供水结合发电”的原则，于1998年12月正式投产发电。发电高峰期主要集中在汛期，两台机组起停比较频繁，对调速器功能要求较高。原有调速器为1997年2月生产，型号为YWT-7500A/4,属于调速器发展史上的过渡产品。随着运行年限增加，存在着电液转换器卡阻，负荷变化时反应迟钝，并网过程时间太长等缺陷，不能满足安全生产要求，因此于2009年对调速器进行了彻底改造。改造后的调速器选用了天津市科音自控设备有限公司生产的YWCT-10×4/25-4.0-ZF型数字阀PCC智能调速器。

1.改造前后调速器对比

电站原有2台YWT-7500A/4型微机调速器，其参数为额定油压4MPa，工作容量7500N·m，反馈机构为机械杠杆式，误差较大。在实际运行中，随着调速器油质变化和元件老化，调速系统相继出现过电液转换器不振、调速器抽动、油泵打油频繁及油泵启动声响过大等故障，有时还会出现自动开、停机无反应和自动运行过程中突然溜负荷等现象。以至于后期只能手动开、停机，已完全不能满足机组正常生产发电要求。改造后的调速器属于数字阀PCC智能调速器。首先采用数字阀替代原有的电液转换器和主配压阀，降低了对油质的要求，调节迅速快捷。其次采用了PCC可编程计算机控制器，从而使调速器的测频环节更加精确可靠。该调速器属于智能型调速器，适应式变结构，变参数并联PID调节。

在运行过程中，改造后的调速器技术优势得到了充分体现，可以适应电站的各种特殊运行方式，如正常开、停机，事故停机等多种情况下都表现出反应迅速、调节准确的优势。能完全满足机组汛期发电需要，尤其在2012年大汛期间，调速器为保证机组满负荷长时间发电发挥了重要作用，当年累计发电量达到了7800万kW·h，创造了发电历史新高。同时杜绝了漏油弊病，大大降低了油泵的启动频率，节约了运行成本。

2.改造后调速器工作原理及主要功能

计算机发出开机令后，通过RTU屏发送开机信号至调速器，调速器PCC接到信号后对数字阀进行驱动，使机组自动达到空载状态，当机组频率和网频达到一致时，实现了机组快速并网。并网后，通过调速器显示屏操作面板的增功触摸按钮来增加机组负荷至额定。停机时，调速器自动关闭导叶至全关状态，完成停机过程。

改造后的调速器功能主要是通过远方或现地对水轮发电机组进行开停机，实现手动与自动运行无扰动切换。该调速器具有较强的自诊断、防错、纠错及容错功能，出现异常情况能及时发出报警信号。电源采用交直流双重供电，当交流消失时，直流自动投入，保障了调速器电源的正常投入，使机组能够稳定运行。空载运行时，如机频信号消失，调速器自动将开度保持在空载开度以下，防止发生机组过速。并网运行时，如机频信号消失，调速器将自动切换到网频测量回路，同时发出故障信号，保持了机组正常发电运行。该调速器还采用数字阀作为电液转换元件，彻底解决了原调速器电液转换器油污发卡的问题。另外，改造后的调速器还具有故障锁定功能，由于数字阀只有通/断两个状态，采用锥阀密封可以保证在31.5MPa下无泄漏，因此改造后的调速器在测频信号消失及断电等情况下，具有故障锁定功能。改造后的调速器去除了原有调速器的杠杆结构，采用了数字阀液压随动系统，手动无需反馈，消除了因杠杆造成的死区，提高了调速器的精度，取消了杂乱的管路，使调速器结构简单美观。改造后的调速器采用了触摸屏作为人机界面，画面美观逼真，全中文显示，操作方便，可同时显示调速器的很多信息。由于PCC的高度集成化和高可靠性，调试只需设定有关数字，没有太多点位器等可调元件，对于运行维护人员来说维护比较简单、调试更为方便。改造后的调速器具有RS232或RS485通讯接口，联网方便，可以更方便人机对话，以及与上位机的通讯，提高了整个电站的自动化水平。

3.调速器改造后的效果

2009年对2台调速器分别进行了72h试运行和甩负荷试验，表现较为出色，反应迅捷灵敏，调节能力强，操作简单方便，顺利通过了专家组验收。

经过近5年的运行实践，证明YWCT-10×4/25-4.0-ZF型数字阀PCC智能调速器性能稳定、运行可靠。随着机组励磁、保护及监控等设备改造的进一步完成，桃林口水电站自动化水平目前得到了大幅提升，为实现无人值班(少人值守)的运行状况创造了有利条件，充分保证了电站机组安全稳定运行。

由于为降低成本，对调速器油压装置并未进行改造。目前调速器油压装置技术已经有了很大发展，已完全可以取消高压机给气罐补气方法，而采用密封性能良好的气囊直接控制，这样大大降低了运行成本。鉴于此，下一步桃林口水电站主要改造项目将以调速器油压装置作为重点进行改造。□