摘要：丙村水电站原来的调速器采用的是广东江海机电工程有限公司的调速器，该套调速器是该公司生产的第一批微机调速器，型号为GKST-100-4.OSP。2004年5月由该公司安装投入使用，经过8年多的使用，这套调速器经常存在卡阻、驱动器故障、稳定性不好、不方便修改协联曲线等现象。结合调速器存在的问题，2012年11月，公司决定对2#机组调速器全面进行升级改造。本文针对改造实施情况，详细介绍了系统的改造的原因、原则、实施、部件构成、软件设计、运行情况等。对水电站调速器改造前后的特点、优点进行了讨论。
关键词：水电站；调速器；改造；原因；原则；实施
一、概述
梅州市梅县区丙村水电站位于梅州市梅县区丙村镇雷丰村S223线旁边，交通便利，距梅州市区陆路19km，是梅江干流(梅城以下河段)规划的四个梯级自上而下的第二个梯级。枢纽开发任务以发电为主，兼顾航运，并结合旅游、养殖等综合利用。电站装设2台单机容量为10MW的灯泡贯流式水轮发电机组，总装机容量为20MW。年利用小时数3237h，设计多年平均发电量6467万KW? h，水库正常蓄水位为66.0m。2台机组于2004年5月份顺利建成投产。电站原来一直使用的是广东江海有限公司生产的型号为GKST-100-4.OSP的调速器，但为了进一步提高调速器的稳定性能，我们电站于2012年11月利用枯水季节冬季进行系统改造。新的调速器选用长江三峡能事达电气股份有限公司生产的型号为：MGC2004S-S100/40T，执行标准为GB/T 9652.1-2007微机调速器。
二、调速器改造原则
丙村水电站系统改造过程中 ，由于原系统的软、硬件设备投运时间较长，本身质量存在较大的问题，为了提高今后机组的安全可靠性能，经论证采用长江三峡能事达电气股份有限公司的调速器，其型号为：MGC2004S-S100/40T单微机通用调速器。
调速器改造遵循以下设计原则：
（1）调速器选型应考虑可靠性高、可操作性强、可维护性强、外形美观等特点，以最大程度节省改造成本；
（2）采用国内知名主流厂家成熟的、先进的、可靠的、标准化的软件、网络结构和汉化监控操作系统；
（3）根据运行人员的操作习惯，保留运行人员熟悉的部分操作风格和操作画面，从而方便运行人员尽快掌握新系统。
（4）重新布局柜内设备，采用对侧编号原则重新定义线缆标号改变原来柜内混乱接线现象。
（5）人机接口功能强，操作控制简洁、方便、灵活。
三、调速器改造实施步骤
改造水电站的调速器系统，一般都要10天左右的工期，特别改造前后采用两套不同的调速器系统，一定存在管路走向不一样和调速器座尺寸不一样的现象，为实现调速器的快速改造，具体改造实施步骤如下：
1、在改造前，电站技术人员先到现场测量原来调速器的尺寸和管路尺寸、走向，结合新选的调速器厂家提供的尺寸、法兰口径、连接方向等进行测量、分析、对比。
2、准备好改造施工所需要用到的管路图和调速器电气柜内的接线图。
3、邀请施工单位广东源天公司梅州分公司的技术骨干、施工班班长到现场进行更进一步的测量、调研，确定施工方案。
4、在调速器到货后，结合实际提前采购改造用到的材料、配件。
5、改造时，提前对油压装置回油箱、管路压力油进行排空，对调速器电气柜进行停电。拆除旧管路后，吊离旧调速器后马上安装新的调速器。首先对新调速器座与基础之间进行牢牢的固定焊接，然后结合图纸配合每一条管路，配好管路后还要对每一条管路进行多次的酸洗、耐压实验等环节。安装好调速器后，技术人员对调速器的电气柜进行对线、接线。
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6、新调速器安装好后，能事达公司派技术人员对调速器进行了调试实验，分别对调速器做了信号校验试验、测频回路试验、机频测量试验、网频测量试验、齿盘测频试验、模拟动作试验、（机械开限增减试验、紧急停机试验、机手动/电手动/自动切换试验、模拟动作试验）、电源消失试验、故障/事故试验、静特性试验、自动开停机试验、空载扰动检查试验、模拟并网试验、甩负荷试验等一系列的现场试验，试验数据表明，改造后的调速器各项试验参数、数据均明显优于国家标准。
四、调速器改造后的特点和优点
改造后新调速器具有如下特点和优点：
1、结构简单，易于维护；机械部分采用直连方式，取消了杠杆和所有明管，实现机械柜内全暗管，导/桨叶操作手柄、双滤油器设计科学、操作、维护方便。机械柜和电器柜合二为一，结构非常紧凑、外形美观。
2、静态耗油量特别小，接近零耗油量，减少了压油泵的频繁启动次数，延长了油泵的使用寿命。据统计：改造后的油压装置压力油泵启动的间隔时间平均为158分钟，比改造前8分钟启动一次延长了150分钟，按压力油泵功率为37KW,每次打压时间约为3分钟来算，仅一天就省下225千瓦时的厂用电，一年便可以节省8.22万度电左右。通过数据对比，改造后的调速器很值得推荐使用。
3、响应速度快，调节精度高，同期并网速度快。改造前调速器空载扰动大，调节速度慢，甚至几乎每次并网前都要值班人员去修改调节参数才可以顺利并网。改造后的调速器开机到并网时间一般不超过2分钟，比改造前调速器8-10分钟提前了6到8分钟左右，大大降低了空载水损耗、提高了发电效率。
4、各类调节指标均达到或明显高于国家标准。
5、无钢丝绳反馈，便于安装、拆卸、维护。改造前调速器导叶开度靠钢丝绳反馈变换导叶开度。改造后的调速器导叶开度使用高精准的直线位移传感器进行测量，不仅开度精准，而且还避免了以后机组检修带来的不方便。
6、各种配件均采用通用配件，互换性强。调速器内的机械、电气配件比如：伺服电机、驱动器、继电器、电源开关、精油过滤器等均采用国内知名品牌供货商，所用配件基本上市场上可以买到。
7、改造后的MGC2004S-S100/40T调速器采用高可靠性进口“施耐德”可编程控制器作为核心，搭载国际知名品牌Schneider伺服电机或比例伺服阀实现自通道控制，采用国内技术一流型号为ST20的电/机直线位移转换器，控制系统响应快，响应精度高，调速范围宽，加减速性能好。调节器具有适应性变参数PID调节功能；具有频率调节模式、功率模拟量调节模式、功率脉冲量调节模式、开度模拟量调节模式，并可根据不同工况进行自动切换或人工切换；实现按实时修正导叶启动开度、空载开度、限制开度及协联曲线功能；实现机手动/电手动/自动相互无扰动的切换；具有诊断、容错和故障保护功能。液压空载方面搭载了伺服电机或伺服比例阀执行机构，配合NSDEC独创的伺服电机型及比例伺服阀两种自复中主配压阀，能实现主配压阀活塞失电情况下自复中的功能。
8、改造后的调速器采用了全可编程测频方式；增加独立的齿盘测速实时监测机组频率；采用可编程导叶开度、桨叶开度测量方式；采用智能化界面（10.4寸彩色触摸屏型号为DOP-B10E615的显示器）等功能。当故障发生时， 故障定位系统迅速给出故障类型，使生产更安全、可靠，便于运行人员维护。
9、改造后的调速器增加了导叶卡阻信号，这样有利于运行人员及时发现主配压阀的动作情况；油压装置压力油泵增加了独立的纯手动启、停泵控制回路，增加了PLC失灵后运行的可靠性；压力油泵组合阀增加采用电磁阀通过时间继电器作为先导控制旁通（卸荷）阀，使组合法工作是无噪音、无震动、运行更平稳。
五、系统改造的问题及解决方案
在水电站调速器系统改造过程中容易出现的问题之一是资料的缺失，如前期图纸等往往在现场变更后没有进行更新和记录，设备实际情况与图纸不符等情况。必须通过排查测试进行确认，无形中增加了相应的改造时间与难度。因此，在改造前必须对调速器系统进行充分了解，分析清楚原来可取之处和不足，在改造中保留好的地方，改进不足之处。尤其是一些运行人员喜爱的风格、方式，对电厂一些设备的一些特殊情况，在进行改造实施之前，必须分析清楚，做好准备，做好记录，必须充分了解现场情况，关注细节。
此次改造工期比较紧张，由于施工人员准备工作做得比较充分，所以系统改造比较顺利，整个工期只用了4天时间。在今后工作过程中，我们必须进一步提高电站的管理水平，在日常维护中必须做好资料的更新和保存工作，保证图纸与现场实际同步。
六、结束语
丙村水电站调速器系统的改造，采用国内市场占有率较高、研发技术国内一流的水轮发电机调速器知名厂家，由于调速器密封性能及工作效率的改善，使压力油泵启动间隔时间延长了约150分钟，开机至并网发电时间缩短了6-8分钟，调速器调节性能非常好、运行稳定，不仅具备了显著的节能、环保、增寿的效果，还保证了水电站安全、可靠、高效运行的宗旨。调速器经过4年多的使用，目前的稳定运行表明系统改造情况良好。丙村水电站调速器系统改造的成功经验可为其它同类水电站改造提供经验与借鉴、参考。
论文作者:张东辉
论文发表刊物:《电力设备》2016年第24期
论文发表时间:2017/1/18
标签：调速器论文; 水电站论文; 管路论文; 系统论文; 油泵论文; 梅州论文; 柜内论文; 《电力设备》2016年第24期论文;