浅析导水机构安装间隙过大对一次调频的影响

蒋三斌 郭安奎 唐炯

摘 要： 根据春厂坝水电站机组及调速器工作原理以及华中电网对一次调频性能的各方面要求，针对并网一次调频试验过程中出现的不合格现象，提出解决方案及处理措施。

关键词： 调速器；一次调频；机械死区

中图分类号：TK730.41 文献标识码：B

1设备概述

春堂坝电站位于四川省小金县境内的沃日河上，电站采用引水式开发，安装3台立式混流机组，单机容量18MW，总装机容量54MW。调速器选用武汉长控高油压微机调速器（型号：GVT-7600-16），调速器并网时采用开度模式受南自监控系统有功闭环控制，而当一次调频动作时会自动闭锁南自监控系统有功闭环，同时调速器控制PID自动由并网PID变为一次调频PID，其开度反馈信号是由安装在接力器上磁致伸缩式位移传感器反馈，功率反馈信号是由安装在调速器电柜内功率变送器反馈的机组出口功率，水轮机导叶传动机构采用调速器动作经接力器动作控制环，由联系控制环与导叶的双头连杆带动导叶动作。

2机组一次调频过程

机组调速器试验由四川中鼎科技有限公司进行，试验设备采用“TG2000 系列水轮机调速器测试系统”。在进行机组一次调频试验前，进行了调速器静态特性、空载摆动、空载扰动等相关试验，试验结果调速系统转速死区ix为0.03%，空载摆动频率波动范围在±0.08HZ以内，空载扰动波形到位迅速、稳定。

根据调速器带负荷前的相关试验，机组进行一次调频设置PID参数为：KP=5、Ki =8、Kd=0，bp=4%，开度限幅6%，人工死区±0.035HZ（华中电网水电机组一次调频人工死区控制在±0.05Hz范围内，开度限幅不超过10%），进行模拟频率扰动时（如图），在50HZ频率（红线）基础上增加0.1HZ后，开度信号（蓝线）与功率信号（绿线）相应降低，当撤去扰动信号，频率重新回到50HZ后，开度信号基本返回原位置，但功率信号却没有返回原位置。

从机组负荷变化情况可看出，调速器能正确响应而机组负荷未能发生相应变化，说明机组调速系统包括接力器动作正常，而实际导叶开度未能发生相应变化，初步判定机组导水机构间存在一定的机械死区。

3原因分析

结合一次调频试验情况，试验人员、设备厂家、电厂人员组成检查组认真分析认为可能存在以下几点原因：1.试验接线是否正确，采集数据是否真实；2.机组出口PT/CT、系统PT一次/二次接线是否正确、牢固，是否有存在干扰；3.各类传感器（如功率变送器、接力器位移传感器）等是否工作正常；4.机组导叶开度是否在接力器动作后真实响应。

针对以上分析原因，检查组首先对试验设备、试验接线、测量回路、各类传感器等进行了仔细的检查核对，均未发现问题。初步怀疑是存在开度死区。

为确认该疑问，检查组在两只接力器臂末端设置两只百分表，在水车室分四个方向选取4只对称导叶，分别在导叶轴颈处设置四只百分表，操作调速器开/关导叶相同开度，对导叶实际响应进行核对检查。通过试验初步认定，接力器存在一定死区，而导叶存在较大死区。

检查组认为死区存在的原因，应该是加工件的制造精度不足，导致导水机构各部连接处存在较大空腔间隙，为确认导水机构实际安装间隙，由主机厂家派专人对导水机构进行了拆卸复测，重点测量了接力器底座与接力器联接销孔配合间隙、接力器杆与控制环联接销孔配合间隙、双头连杆分别与导叶及控制环联接销孔配合间隙，导叶拐臂与导叶轴颈定位精度与强度。经复测确认接力器底座与接力器联接销孔配合间隙为左0.09mm，右0.11mm（ 设计为：Φ65 H8/e7）； 接力器杆与控制环联接销孔配合间隙为左0.05mm，右为0.04mm（设计为：Φ65 H8/e7）；20只双头联杆分别与控制环及导叶联接销孔配合间隙均在0.05～0.09mm之间（设计两端配合均为：Φ30 H7/m6）；导叶拐臂与导叶轴颈定位精度较好，导叶键打紧满足要求。由于整个导水机构传动系统实际安装间隙大大超过了设计间隙使整个导水系统形成了固有的机械传动死区。

4处理结果

由主机厂家将导水机构不合格零部件返厂严格按设计要求重新制造，运抵现场严格按标准要求重新安装。再次做一次调频试验，频率下扰动0.1HZ，持续一段时间后回到50HZ，开度与功率都能正确响应，并且回到初始值，机械死区有明显好转，已达到一次调频合格的要求。

5结论

机组出现一次调频试验不达标情况，应全面分析各类原因并逐一排查，为确保机组安全运行，顺利通过各类并网试验提出如下愚见：1.机组各类传感器采购到位后应进行精度测试确保采集数据真实可靠；2.设备接线应严格按各类规程、规范要求防止信号干扰；3.试验设备应定期检测，试验接线应正确牢固，防止信号干扰；4.加强机组部件制造精度检查，充分发挥驻厂监造人员的能动性，不合格不出厂；5.设备部件到货后应严格按制造设计进行到货验收，做到早发现早处理；6.安装过程中应严格“三检”制，不能走过场，增加返工量；7.加强机组采购设计、制造监造、到货验收、安装验收过程中的管控，設立奖惩办法，把问题消灭在上一个工序。

作者简介：蒋三斌（1979-），四川简阳人，工程师，长期从事水电站机组安装、维护及安全管理工作。

唐炯（1988-），四川邛崃人，助理工程师，长期从事水电站辅助设备运行维护工作。

郭安奎（1986-），甘肃灵台，助理工程师，从事水电站运行维护管理及企业标准化管理工作。