(广东粤电南水发电有限责任公司 512700)
摘要:本文简要介绍GSLT型高油压调速器的基本概况及主要特点，结合南源电站的实际应用情况对其运行优点及故障进行了分析，特别是黑起动能力和节能降耗显著，可为同类型水电厂调速器应用提供一定参考。
关键词：水轮机调速器；高油压；优点；故障；黑起动；节能降耗
1 引言
南水水库位于广东省乳源县境内，是一座以供水、防洪为主兼顾发电、灌溉等综合利用效益的大型水库。南源电站是一座引水式电站，装有2台单机4000KW的卧式混流水轮发电机组，机组额定水头为100m、额定流量4.77/s、额定转速750r/min。
机组于2005年投产，随着运行时间的增加，南源电站原使用的调速器元器件老化现象日趋严重，油压装置补气方式复杂，增加机组检修工期。且2014年南源电站已完成自动化改造，与南水电厂合并运行，实现远程监控，原使用调速器已远不能满足要求。2016年南源机组检修期间对水轮机调速器进行更换，选择武汉三联水电控制设备有限公司生产的GSLT高油压调速器，这里将介绍其主要特点和应用情况。
2 GSLT高油压调速器的构成
调速器系统主要由电气部分，电液随动系统和油压装置三部分构成。结构形式为组合式（接力器内置）。
（1）电气控制系统采用德国西门子公司的S7-200系列可编程控制器PLC，辅以智能彩色液晶显示触摸屏，测试模块，开关量输入输出模块，通信模块，底板总线以及继电器等原件，组成的高可靠性工业控制装置。
（2）电液随动系统主要包括带手动操作球座式电磁阀电液转换机构、叠加式液控单向阀（或插装阀组）、导叶反馈传感器 、紧急停机电磁阀组成无明管、无杠杆、无钢丝绳、静态无油耗的机械液压执行系统。无机械零点可调，所有的故障归零、无机械零位调整和飘移。性能可靠、死区小、灵敏度高、安装调试方便、免维护。
（3）油压装置由回油箱、高压齿轮油泵、高压氮气蓄能罐、溢流阀、滤油器等元件组成，油压等级为16 Mpa，不需要配置自动补气装置或中间补气罐。
3 GSLT高油压调速器主要技术参数
主接力器的转速死区不超过：0.02%；静特性曲线非线性度：不超过 0.2%；水轮机甩25%负荷后，接力器不动时间不超过：< 0.2 s；甩100%额定负荷后转速波动超过3%的波动次数不超过 1次，调节时间不大于35s；由调速器引起的机组转速持续波动相对值不大于：±0.15％；导叶开度(主接力器行程)测量误差不超过：±0.2％；自动空载运行3分钟，机组转速相对摆动值不超过+0.15%；工作油压16 Mpa。
4 GSLT高油压调速器的主要特点
（1）具有控制结构自适应和参数自适应的调节功能，自动按工况改变运行参数、PID调节参数及整机放大系数，使调速系统始终工作在较佳的工况点。
（2）在控制上采用新型脉宽脉码调制PWM技术及非线性脉宽调制分段控制策略。实现了水轮发电机数字控制，并在各种工况下稳定运行。
（3）由于取消了常规调速器的电液转换器、引导阀、辅助接力器及所有杆件等中间结构，其速动性好、机械防卡性能好、对油质要求低，静态无油耗、无机械漂移。在工作范围内，其静特性曲线的最大非线性度不超过2%，在最大负载下，死区不超过0.02%。
（4）油压装置采用高压氮气蓄能罐，用油量少，缓和冲击，吸收脉动压力和冲击压力，使系统压力平衡；延长油泵使用寿命，同时避免漏气等现象。采用高压齿轮泵，结构简单、重量轻、自吸力强，对油质的敏感性不高耐污染，工作可靠。
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5 高油压调速器的特点和技术经济优势
充分采用液压行业中先进而成熟的技术成果，选用较高工作油压，是高油压水轮机调速器的主要特点。传统的水轮机调速器及油压装置，工作油压低，采用价格很高的螺杆泵及小批量生产的非标准液压件，体积大，用油量大。高油压水轮机调速器的工作油压一般为10Mpa-16Mpa,采用液压行业的各类先进而成熟的标准产品：在压力油源部分，采用高压齿轮泵、滤油器、囊式蓄能器及相应的液压阀；在控制部分采用电液比例阀、数字开关阀及其他各类液压件；在结构上采用了液压集成块和标准液压附件。与传统的低油压水轮机调速器及油压装置相比，高油压水轮机调速器具有十分显著的技术经济优势。
（1）高油压水轮机调速器应用了电液比例随动装置、电液数字随动装置等现代电液控制技术，减少了调速器的液压放大环节，结构简单，工作可靠，具有良好的速动性及稳定性。
（2）高油压水轮机调速器的液压元器件为大批量工业化生产，具有强大的技术支撑，质量可靠；标准化程度高，国内外产品资源丰富，采购方便。
（3）高油压水轮机调速器的工作油压高，因而体积小，重量轻，用油量也少，电站布置方便、美观。
（4）采用囊式蓄能器储能，胶囊内所充氮气与液压油不直接接触。这不仅使油质不易劣化，延长液压油使用寿命；更重要的是囊式蓄能器胶囊密封性极为可靠，氮气极少漏失，运行中无需补气，不需要设置高压气系统，减少电厂的前期投资和运行成本。
6 GSLT高油压调速器在南源电站的应用
（1）南源电站机组采用卧式结构，机组停机刹车采用液压油作为动力源，通过两块刹车片在两侧挤压机组刹车飞轮进行停机。由于原刹车系统采用油压等级为2.5Mpa，如直接引用调速器高油压装置16Mpa等级油压会导致刹车停机过快引起机组基础松动，且刹车系统所用管路也不能满足要求。因此，在调速器高油压装置引出刹车油路上设置一个减压阀，通过减压阀将油压等级由16Mpa降至2.5Mpa，再接至刹车系统。这样设计可以使电站不用另设刹车系统油压装置。
（2）调节运行稳定。GSLT型高油压组合式调速器中控制结构自适应和参数自适应的PID调节规律，能使机组适应电网的各种恶劣变化。即负载实时监视电网波动情况，能在电网发生变化时，自动选择最有调节规律反调节参数，保护机组安全，并使机组始终工作于最佳状态。在实际运行中，开停机调节流畅，并网时间短，有功调节灵敏稳定无波动。
（3）GSLT高油压组合式调速器油压装置采用囊式蓄能器储能胶囊内所充氮气与液压油不直接接触，油质不易劣化。胶囊密封性极为可靠，解决了原调速器漏气需要经常人工补气，每次检修前需要人工排气和检修后需人工充气等问题，减少了运行操作人员的工作量；同时电站不需要设置高压气系统，节约运行成本及检修维护高压气系统的一系列工作；并且减少了调速器油压装置油泵启动的次数，减少了油泵的耗能，降低了生产运行成本，同时延长了设备运行寿命。
7 结论
GSLT高油压调速器自2016年12月份投入使用至今已有运行一年多，除发生部分密封部件有渗油的缺陷外，暂未发生过其他缺陷与故障，未影响机组的正常发电运行，设备比较可靠运行稳定，总体来说，GSLT高油压调速器适应南源电站运行。
GSLT系列高油压调速器采用数字球阀加囊式蓄能器储能的形式，既能很好满足的水电厂现场实际需求，又能使电厂取消高压气系统的设置，减少前期投入和运行维护成本，在中小型水电厂调速器系统中有很好的推广应用。且大型单调节高油压水轮机调速器也已进入加快推广的阶段，一些较大电厂和抽水蓄能电厂已使用高油压调速器；蝶阀、球阀的高油压控制装置，因其与高油压水轮机调速器的技术相似，也得到广泛应用。
参考文献:
DL/T 563-2016水轮机电液调节系统及装置技术规程
NB/T 42095-2016 小水电机组高油压调速器基本技术条件
<高油压水轮机调速器技术及应用>- 郭建业 长江出版社 2007
论文作者:雷家旺
论文发表刊物:《电力设备》2018年第6期
论文发表时间:2018/6/27
标签：调速器论文; 油压论文; 水轮机论文; 机组论文; 装置论文; 电站论文; 系统论文; 《电力设备》2018年第6期论文;