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1、引言

白溪水庫(kù)位于浙江省寧?？h境內(nèi)白溪干流中游，是一座以防洪、供水為主，兼顧發(fā)電、灌溉等綜合利用效益的大Ⅱ型水利樞紐工程。電站設(shè)計(jì)水頭69m,單機(jī)額定流量14.74m/s。電站裝機(jī)2臺(tái)，單機(jī)容量9000KW，是寧波電網(wǎng)直調(diào)的最大常規(guī)水電站，擔(dān)任系統(tǒng)峰腰荷及事故備用任務(wù)，并實(shí)行“以水定電”的運(yùn)行方式，機(jī)組開停機(jī)頻繁。因此，調(diào)速器系統(tǒng)的穩(wěn)定與否直接影響到電站功能的正常發(fā)揮。

隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，白溪水庫(kù)電廠原使用的DJT調(diào)速器元器件老化現(xiàn)象日趨明顯，故障日益增多，漏油、漏氣、調(diào)節(jié)不穩(wěn)、甩負(fù)荷易過速、黑啟動(dòng)困難等問題日趨嚴(yán)重，對(duì)電站的安全生產(chǎn)造成嚴(yán)重威脅。因此，09年對(duì)水輪機(jī)調(diào)速器進(jìn)行了更換，選用武漢三聯(lián)水電控制設(shè)備有限公司生產(chǎn)的GSLT型高油壓調(diào)速器，本文介紹其主要特點(diǎn)和應(yīng)用情況。

2、GSLT型高油壓調(diào)速器的構(gòu)成

調(diào)速器系統(tǒng)主要由電氣部分，電液隨動(dòng)系統(tǒng)和油壓裝置三部分構(gòu)成。結(jié)構(gòu)型式為組合式（接力器內(nèi)置）。

2.1、電氣控制系統(tǒng)是以施耐德MODICON TSX系列的Momentum可編程控制器PLC的各項(xiàng)功能模塊為核心硬件，輔以智能彩色液晶顯示觸摸屏，測(cè)頻模塊，開關(guān)量輸入、輸出模塊，通訊模塊、底板總線以及繼電器等元件，組合而成的高可靠性工業(yè)控制裝置。

2.2電液隨動(dòng)系統(tǒng)主要包括帶手動(dòng)操作球座式電磁閥（數(shù)字球閥）、液控?fù)Q向閥、緊急停機(jī)電磁閥、快慢分選閥、分段關(guān)閉閥以及節(jié)流閥組成無明管、無杠桿、無鋼絲繩、靜態(tài)無油耗的機(jī)械液壓執(zhí)行系統(tǒng)，其中核心動(dòng)作元件電磁閥選用德國(guó)進(jìn)口品牌HAVE。

2.3油壓裝置由回油箱、高壓齒輪油泵、氣囊式蓄能器、溢流閥及其他部件組成。

3、GSLT型高油壓調(diào)速器主要技術(shù)參數(shù)

測(cè)頻誤差小于等于0.00034％；靜特性轉(zhuǎn)速死區(qū)：ix小于0.04%，最大非線性度ε小于5%；空載頻率擺動(dòng)值：不大于 ±0.15％（即≤ ±0.075HZ）；甩25％負(fù)荷接力器不動(dòng)時(shí)間：不大于0.2S；甩100％負(fù)荷，過渡過程超過3％額定轉(zhuǎn)速的波峰數(shù)N小于2，調(diào)節(jié)時(shí)間T小于40S，工作油壓：16MPa；壓力罐容積：3×80L

4、GSLT型高油壓調(diào)速器的主要特點(diǎn)

（1）、系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用了補(bǔ)償PID調(diào)節(jié)方式，具有控制結(jié)構(gòu)自適應(yīng)和參數(shù)自適應(yīng)的調(diào)節(jié)功能，自動(dòng)按工況改變運(yùn)行參數(shù)、PID調(diào)節(jié)參數(shù)及整機(jī)放大系數(shù)，使調(diào)速系統(tǒng)始終工作在較佳的工況點(diǎn)。

（2）、控制上采用新型脈寬脈碼調(diào)制PWM技術(shù)及非線性脈寬調(diào)制分段控制策略，實(shí)現(xiàn)了水輪機(jī)電機(jī)數(shù)字控制，并在各種工況下穩(wěn)定運(yùn)行。

（3）、電液轉(zhuǎn)換部分采用德國(guó)進(jìn)口的高速數(shù)字閥，調(diào)節(jié)穩(wěn)定。

（4）、液壓采用囊式蓄能器，用油量少；緩和沖擊，吸收脈動(dòng)壓力和沖擊壓力，使系統(tǒng)壓力平衡。延長(zhǎng)油泵使用壽命。同時(shí)避免了漏氣等現(xiàn)象。

（5）、采用高壓齒輪油泵：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)單、重量輕，自吸力強(qiáng)，轉(zhuǎn)速范圍大，對(duì)油質(zhì)的敏感性不高耐污染，工作可靠。

（6）、具有智能式操作和顯示，提供了方便、準(zhǔn)確、直觀的人機(jī)界面。

（7）、自動(dòng)化程度高，調(diào)速器內(nèi)設(shè)有開機(jī)、停機(jī)、發(fā)電、調(diào)相、增減功率等操作回路，只需給調(diào)速器相應(yīng)的操作指令，調(diào)速器便能自動(dòng)完成上述操作，簡(jiǎn)化了與水機(jī)自動(dòng)操作回路的聯(lián)系。

（8）、調(diào)速器控制柜內(nèi)裝設(shè)電壓監(jiān)視繼電器，對(duì)輸入、輸出電源等進(jìn)行監(jiān)視，盤面裝設(shè)相應(yīng)的電源投入信號(hào)指示等，并提供獨(dú)立的電源投入（常開接點(diǎn)）、電源消失（常閉接點(diǎn)）監(jiān)視信號(hào)。

5、GSLT型高油壓調(diào)速器在白溪電廠的應(yīng)用

5.1調(diào)節(jié)運(yùn)行穩(wěn)定

GSLT型高壓組合式調(diào)速器中，負(fù)載智能式變結(jié)構(gòu)PID調(diào)節(jié)規(guī)律，能使機(jī)組適應(yīng)電網(wǎng)的各種惡劣變化。即負(fù)載實(shí)時(shí)監(jiān)視電網(wǎng)波動(dòng)情況，能在電網(wǎng)發(fā)生變化時(shí)，自動(dòng)選擇最優(yōu)調(diào)節(jié)規(guī)律反調(diào)節(jié)參數(shù)，保護(hù)機(jī)組安全，并使機(jī)組始終工作于最佳狀態(tài)。在實(shí)際運(yùn)行中，開停機(jī)調(diào)節(jié)流暢，并網(wǎng)時(shí)間短，有功調(diào)節(jié)靈敏穩(wěn)定無波動(dòng)。經(jīng)歷汛期雷雨季節(jié)，遭雷擊甩負(fù)荷，能迅速關(guān)閉導(dǎo)葉至空載位置，穩(wěn)定機(jī)組轉(zhuǎn)速，使機(jī)組空載帶廠用電，避免了全廠失電，保障電廠生產(chǎn)安全。

5.2黑啟動(dòng)能力

白溪電站因其自身的特點(diǎn)建立于海拔較高、雷擊頻繁的高山地帶，幾乎每年均要遭受雷電的危害，嚴(yán)重時(shí)兩條線路均跳閘，為了確保迅速恢復(fù)廠用電及保證設(shè)備安全，機(jī)組需要黑啟動(dòng)。原先DJT型調(diào)速器機(jī)組停機(jī)狀態(tài)下電動(dòng)集成閥回油漏油偏多，油泵啟動(dòng)比較頻繁?，F(xiàn)選用的壓力罐容積為3×80L，漏油少，無漏氣，油泵2個(gè)小時(shí)左右啟動(dòng)一次，在主用泵啟動(dòng)油壓至低油壓事故停機(jī)，主接力器能全行程來回兩次，確保能保證在全廠交流電消失、實(shí)施黑啟動(dòng)時(shí)所需的油量及事故時(shí)安全關(guān)回導(dǎo)葉，同時(shí)機(jī)組黑啟動(dòng)后頻率也比較穩(wěn)定。

5.3節(jié)能降耗效果顯著

GSLT型高壓組合式調(diào)速器液壓采用囊式蓄能器儲(chǔ)能膠囊內(nèi)所充氮?dú)馀c液壓油不接觸，油質(zhì)不易劣化；膠囊密封可靠，解決了原先DJT型液壓調(diào)速器漏氣需要經(jīng)常人工補(bǔ)氣，減少運(yùn)行操作人員的工作量，同時(shí)取消了中壓氣系統(tǒng)，節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用以及檢修維護(hù)高壓氣系統(tǒng)的一系列的工作，并且還減少了調(diào)速器油泵啟動(dòng)的次數(shù)。據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)：原先的調(diào)速器20min油泵啟動(dòng)一次，現(xiàn)在采用GSLT-16Mpa型全數(shù)字高壓組合式調(diào)速器后2h油泵啟動(dòng)一次。因此現(xiàn)在油泵消耗的電量為原先的1/6，加上取消中壓氣系統(tǒng)所減少的能耗，節(jié)能效果十分顯著，降低了生產(chǎn)運(yùn)行成本，同時(shí)也延長(zhǎng)了設(shè)備使用壽命。

6.GSLT型高油壓調(diào)速器故障處理

6.1測(cè)頻故障

自2009年5月改造以來，1、2號(hào)機(jī)調(diào)速器在開機(jī)過程中均出現(xiàn)了網(wǎng)頻、機(jī)頻故障，在檢查了測(cè)頻回路、電壓、測(cè)頻回路屏蔽線等均正常，但顯示頻率仍為零，測(cè)頻裝置仍顯示故障，把測(cè)頻裝置觸頭拔掉后重新插上故障消失，懷疑是觸頭松掉引起，但過了一段時(shí)間又出現(xiàn)類故障，檢查觸頭并沒有松動(dòng)，接觸電阻良好，但插拔后又恢復(fù)正常，經(jīng)分析是模塊缺少自動(dòng)復(fù)歸功能只能斷電復(fù)歸。

6.2變送器干擾

GSLT型高油壓調(diào)速器兩組高壓油泵啟?？刂朴蓹C(jī)組PLC執(zhí)行，油泵啟停的整定值：停泵壓力為16.0Mpa，啟動(dòng)主用泵壓力為14.0Mpa，啟動(dòng)備用泵壓力為13.5Mpa。但在實(shí)際運(yùn)行中，壓力降至14.0Mpa時(shí)經(jīng)常性無規(guī)律地出現(xiàn)主、備用兩臺(tái)泵同時(shí)啟動(dòng)。

而其工作原理：機(jī)組PLC通過對(duì)調(diào)速器油罐壓力變送器檢測(cè)的壓力信號(hào)同油泵啟停設(shè)定值進(jìn)行比較來決定油泵啟停，而變送器壓力信號(hào)是4-20mA模擬量直接送到機(jī)組PLC，檢查PLC設(shè)置正常，整個(gè)油泵控制回路正常，分析認(rèn)為是變送器信號(hào)干擾。于是在機(jī)組PLC控制程序中備用泵啟動(dòng)回路里增加一個(gè)延時(shí)繼電器，時(shí)間設(shè)置為延時(shí)2S，處理后壓力降為14.0Mpa時(shí)備用泵未出現(xiàn)誤啟動(dòng)。

6.3鎖錠投入故障

調(diào)速器在停機(jī)過程中發(fā)出很大的撞擊聲，現(xiàn)地檢查發(fā)現(xiàn)調(diào)速器導(dǎo)葉還未到全關(guān)閉狀態(tài)，鎖錠已投入，使鎖錠與主接力器拐臂發(fā)生撞擊，經(jīng)分析是導(dǎo)葉開度主令開關(guān)的全關(guān)位置已動(dòng)作，發(fā)出導(dǎo)葉全關(guān)信號(hào)投鎖錠，而調(diào)速器導(dǎo)葉實(shí)際位置并沒有全關(guān)，還存在著較小的開度，而使導(dǎo)葉電氣開度零點(diǎn)和導(dǎo)葉主令開關(guān)機(jī)械零點(diǎn)位置不一致，從而導(dǎo)致鎖錠投入，故障解決方法：調(diào)節(jié)導(dǎo)葉主令開關(guān)零點(diǎn)開度與電氣零點(diǎn)開度一致。

7、結(jié)語

GSLT系列高油壓調(diào)速器自投產(chǎn)使用至今，期間發(fā)生了一些缺陷和故障，但經(jīng)過及時(shí)處理，未影響機(jī)組正常發(fā)電，運(yùn)行基本穩(wěn)定，并在多次黑啟動(dòng)自帶廠用電運(yùn)行也能滿足穩(wěn)定性要求?？傮w來說，GSLT系列高油壓調(diào)速器適應(yīng)白溪水庫(kù)電廠運(yùn)行。

（編自《電氣技術(shù)》，作者為宋林梅、潘培華 等。）