（广东粤电枫树坝发电有限责任公司，广东，河源，517300）
【摘 要】广东粤电枫树坝发电有限责任公司1号机调速器更换为武汉三联公司PSWT-100型比例-数字阀全冗余可编程调速器 ,该调速器采用比例-数字阀全冗余控制方式，其中比例阀是连续控制方式，系统的输出较为平稳，尤其是微信号，在低速的运动之中，一定要维持输入和输出成比例的线性联系，静态、动态的性能比较高；而且高速数字阀一直是使用断续脉变调制（PWM）进行控制的，利用非线性的搭叠窗口以及脉冲补偿的方式，这样的可靠性才会更加高。当前把这两种电液的转换形式共同运用在调速器的机械液压的系统组成之中，故而全冗余机械 的液压系统也就是一种高性能的产品。本文根据机组的实际运行工况，对新调速器的结构及相关技术参数作了介绍。
【关键词】1号机；调速器改造；PSWT-100型；比例-数字阀；性能特点
1 概述
水轮机的调速器一直都是水电厂之内被用在直接对水轮发电的机组转速进行调整的专用设备，它工作性能的好坏程度会对发电的机组可不可以正常的运行造成直接的影响，在较大容量的机组自身的运行情况相同的状况下，还会对电力系统自身的安全和稳定造成影响。广东粤电枫树坝发电公司#1机组进行增容改造后，机组容量由80MW增容至100MW，原调速器是WT-PLC-150型机械液压调速器，故而调速器一定要经过更新换代才可以更加好地去适应那些新机组运行的需要。
2 改造之前的调速器参数及存在问题
广东粤电枫树坝发电公司原使用的WT-PLC-150型调速器是采用环喷式电液转换器。调速器运行了十多年，故而各种各样的故障状况也就不断地增多了，这里面存在很多和设备的结构相关联的东西，而且这种调速器目前已经无法满足我公司对于安全生产的要求。旧的调速器存在以下一些问题：
2.1节流孔容易被堵塞
节流孔很容易被堵，油无法到达喷射的部分，控制套缺乏力的作用无法进行旋转。如果杂质将下环节流孔堵塞，就会致使电液转换器平压活塞的上腔之中的压强有所升高，使得活塞上腔的压力比下腔的压力大很多，致使平压活塞能够下移到导叶全关里面，引起机组的突发性甩负荷，溜负荷等。有的时候似堵非堵，使得调速器的灵敏度在一定程度上有所下降，造成其反应迟钝，调速器容易抽动。节流孔堵塞还直接引起电液转换器控制套不再喷油不会转，这里面振荡的线圈被烧坏或者是振荡的电源不见也是其中的原因之一，控制套容易被卡死住，进一步造成了调速器无法稳定工作。往往这种设计会对油质产生较高的要求，虽然满足这一运行的要求不太难，但是也无法避免出现故障。
2.2液压平衡的调整不容易
这是检修人员和运行人员都比较烦的问题，因为液压平衡调整一般不是很容易。在运行之中，导叶的漂移往往是通过微机电调来进行补偿的，一般来说微机是累加的补偿，但是补偿量一般会达到某个值，微机电调就会报导叶漂移的故障信号，在平衡表上面会有很大的补偿电流，进一步影响了调速器进行调节的灵敏度，致使死区不断扩大。信号必须要手动进行复归，操作往往较为麻烦，而且也不是很安全。这往往会致使液压的平衡出现易变和复中装置的结构也存在一定的关系，而且也和弹簧的刚度有关系，由于弹簧往往会受力，使得弹簧的刚度下降；同时也与环境的温度有关系；其它各种各样的因素都会影响到电液转换器与引导阀之间的紧密结合，出现了平衡的点变，对调速器的正常工作造成了影响。
3．改造之后的调速器的参数
目前国内外的水轮机调速器都是在使用那些标准化工业大生产的液压元件，尤其是比例的伺服阀以及高速的电子球阀，也已经渐渐地替代了电液伺服阀的工作。当下已经在整个湖南大东江、广东的流溪河以及凤滩等等一些电厂开始投入进行运行，这样才可以真正地实现了“少人值守、无人值班”这一要求。
3.1 具体的改造方法
调速器机械的液压系统在更换成PSWT-100型的全冗余机械液压系统之后，导叶使用单调的调节方式。比例阀使用德国原装进口的DSP0811404033，这是德国的BOCH公司生产制造的。高速的电子球阀使用的是德国的NGZ3-1LG24，则是由由德国的HAWE公司生产制造的。调速器一直都是有着并联补偿自行适应PID的调节规律的全新可编程的调速器。PLC的控制器使用的是法国的施耐德公司Modicon TSX Quantum 140 CPU 113 02C当作是调节与控制的中心。这是具有了有功功率闭环的自动控制、开度控制、转速控制以及水位控制、频率的自动跟踪或者是稳定的运行等等作用。液压随动这一系统使用的是比例阀+高速电子球阀——引导阀——辅助接力器——主配压阀——主接力器导叶反馈这——的结构方式。液压元件通过使用进口的产品或者是引进那些技术生产的合资产品。
液压的随动系统利用比例阀和数字阀的冗余容错进一步主配压阀的控制系统，比例阀与数字阀的两套电液就可以转换装置成为先导级，这对主配的压阀就需要实施裕度控制，就可以分别通过比例阀或者是数字阀进一步去控制，这两者是相互不存在干扰的，而且相互能够为热备用，在很大程度上能够提升该系统自身的安全性可靠性。而且进一步保留了在现场的正常纯手动开或者是停机的操作，有效的增减负荷以及相应的紧急停机功能。
对于一般的调速器机械的液压系统往往是使用自动运行的方式或者是手动运行的方式。但是机械手动往往被用到电气的事故、停电或者电液转换的一些环节，在出现故障、试验或者是大修之后的第一次开机等等工况，它的使用率一般都很低，而且还需要有人为的监护操作，没办法进行准确的定位，而且操作起来也不是很便利。这一系统有下面这些操作的方式：
3.1.1 比例阀保持自动，高速数字球阀变为手动的方式。若是电气检测到了比例阀存在故障，一般包括了断线或者是控制环节的故障等等，要自动把数字的球阀当作是自动的方式进行运行，而比例阀就当作是手动的运行方式。
3.1.2 高速数字球阀保持自动，比例阀变换成手动的方式。若是电气检测到了数字球阀存在故障，那么包括了断线或者是控制环节的故障等等，都要自动把比例阀转换成自动方式进行运行，将数字球阀转换成手动的运行方式。
利用有效地改进电气这一部分，加大彩色的触摸屏，完成人机的对话窗口，强化软件的功能，尤其是在触摸屏之中加入调速器的计算机自身的辅助功能。而这些功能一般包括了对参数整定的调节、以及机组内必需的参数预置、在线或者是离线的调整以及对各种各样的参数、系数进行的调整、或者是内置事件的记录功能、以及进行操作帮助的功能、对故障的诊断或者是判断的功能、将内置的调速器自动进行试验的功能，其显示的方式是全中文的菜单、表格或者是图形、文字等等一些选显的方式。
4．改造后调速器性能
4.1 系统的组成
4.1.1 电气的控制系统
PSWT水轮机的调速系统在电气这个部分是使用高性能的法国施耐德中的MODICON TSX这一系列进行可编程的控制器PLC。利用归零这一系统的结构，在稳定的运行或者是故障状况下进行自动复中零的输出，用以确保在该调速器的内部产生故障之时，不会出现水轮机的运行不稳定或者是出力的波动。
4.1.2 机械的液压系统
在正常运行的时候，比例伺服阀转换器一般被作为主用，而数字阀的转换器一般被作为备用，也可以作为机械的手动操作，使用高速数字阀上的手动按钮实现机械手机操作。
机械部分一般有下面这几种操作的方式：
a) 比例阀伺服阀保持自动，数字阀作为备用的方式
一旦电气检测到了比例阀伺服阀存在故障，一般包括了断线或者是控制环节的故障等等，自动把数字阀变为自动方式进行运行。
b) 数字阀保持自动，比例阀伺服阀作为备用的方式。
一旦电气检测到了数字阀产生故障，一般包括了断线或者是控制环节的故障等等，自动把比例阀伺服阀变为自动方式进行运行，数字阀则成为备用的运行方式。
c) 机械手动的方式
因为高速数字阀上那些手动操作的按钮所构成的机械手动一般可以满足黑启动或者是手动操作等等一些手动运行的要求。
d) 数字阀是由于采用脉冲式油压控制，会对调速系统产生较大的冲击，使管路产生较大振动，正常情况下应少使用数字阀进行控制，尽量采用比例阀进行控制。
4.1.3 主配压阀
由于主配压阀组之中各个液压的元件以及油路都使用组合式的集成结构，所以不容易发卡或者漏油。新调速器的主配压阀直径是φ100mm，它的动作灵活、导向性能比较好，能够360度旋转，没有卡绊的现象，而且侧盖旁路可以回油，能够有效地掌控好油流。
4.1.4 滤油器
滤油器一般有两组滤网，在运行的时候可以通过旋塞来实行快速的切换但是不会中断供油。经过细滤的油一般供给电液转换器与紧急停机的装置。
4.1.5 供电的电源
使用交直流的双电源相互作为备用的供电方式，将交流的电源使用隔离的变压器进行隔离之后输进交流高频的开关电源之中，将直流的电源输入到直流的高频开关电源之中，把两开关的电源输出经过二极管进行并联，有效实现交直流双电源之间相互成为热备冗余的结构，确保电源的可靠性。
4.2 调节的规律
4.2.1具备控制结构相互适应以及参数相互适应的调节功能，自动依照工况去更改其运行的参数、PID的调节参数以及整机的放大系数，进一步促使调速的系统能够一直工作于最佳的工况点。
4.2.2 利用对频率的差值，或者是开度差值、功率的差值实行PID的运算之后，取得一个同该差值相互对应的开度输出的信号，历经开度限制环节的输出进入到液压的随动系统中去进一步控制导水叶自身的开度，那么导水叶的开度在经过AD的转换之后就可以和PID调节器的输出信号实行共同的比较，进一步将其放大并输出，一直到所调整的输出信号能够与导水叶的开度对应的信号之间的差值是零。
5．结束语
新调速器运行安全可靠，对油质要求不高。在机组开机、停机、带负载、事故处理中经受了考验，运行情况良好,不但满足我公司增容改造技术要求,而且满足安全运行的要求，而且更适应广东粤电枫树坝发电公司自动化的需要。为我公司安全生产进一步作出更为积极的贡献；针对当前遗留下的问题也需要积极地督促,进一步将其完善。
参考文献：
[1]PSW(S)T比例数字冗余式水轮机调速器说明书.武汉三联
[2]自动化元件使用说明书.BOSCH四位四通阀
[3]Quantem PLC使用手册
论文作者:袁石胜
论文发表刊物:《工程建设标准化》2015年6月
论文发表时间:2015/10/15
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