【摘要】水輪機調速器對于水輪發(fā)電機組乃至整個電力系統(tǒng)來說都是十分重要的自動化設備。本文介紹了福建省后壟溪二級水電TDBYWT - PLC 型步進電機式高油壓調速器的主要部件的性能、調整及特性試驗、故障類型及投入運行后出現(xiàn)的問題及處理措施。 【關鍵詞】后壟溪二級　高油壓　TDBYWT - PLC 調速器　調整及試驗　存在問題 0 　概述 后壟溪二級水電廠是后壟溪梯級規(guī)劃中第二級電站,距離周寧縣城60 km ,禮門鄉(xiāng)約24 km ,廠房距大壩下游6. 1 km ,大壩位于后壟村上游2. 6 km ,為季調節(jié)式電廠。電廠裝有2 臺單機20 MW混流式水輪發(fā)電機組,多年平均發(fā)電量1. 4045 億kWh。 后壟溪二級水電廠調速器采用天津電氣傳動研究所研制生產的TDBYWT - PLC 型步進電機式高油壓調速器,由控制傳動裝置和油壓裝置兩部分組成,控制柜、壓力罐、立式油泵及閥組均裝在回油箱上。以PLC 為核心的微機調節(jié)器在控制柜上部,下部裝有步進電機傳動裝置、主配壓閥、單向節(jié)流閥和緊急停機電磁閥。 電廠2 臺機組于2006 年1 月24 日并網發(fā)電,并網前調速器各項調試均能滿足規(guī)程要求,但是運行一段時間后出現(xiàn)了一些問題,通過采取措施后調速器基本運行正常。 1 主要部件性能及主要技術參數 微機調節(jié)器由可編程控制器模塊（FX2N - 32MR PLC 模塊） 、信號處理模塊、A/ D 轉換模塊、通信模塊、定位模塊、步進電機驅動器、電源模塊和觸摸顯示屏（GOT） 等組成。實現(xiàn)調速器自動控制、調節(jié)、顯示等功能。 1. 1 　步進電機—滾珠絲桿傳動裝置 其上部為步進電機和滾珠絲桿組成的傳動機構;其下部為主配壓閥,步進電機帶動絲桿旋轉,使?jié)L珠絲桿的螺母上下移動,而主配壓閥活塞又與滾珠絲桿的螺母聯(lián)接,帶動主配壓閥活塞隨之上下移動,達到接力器開關的目的。 1. 2 　主配壓閥 主配壓閥活塞與滾珠絲桿的螺母相連,主配壓閥活塞的上、下移動,控制通向接力器的壓力油的流向,從而操作機組平衡狀態(tài)。　 1. 3 　事故停機電磁閥 當調速器接收事故信號后,事故停機電磁閥線圈通電動作,壓力油進入接力器關閉腔,機組按整定的關閉時間快速關閉。 1. 4 　單向節(jié)流閥 單向節(jié)流閥用于調節(jié)接力器的開關機時間,其前后兩個調節(jié)螺釘,一個調開機時間,另一個調關機時間。 1. 5 　主要技術參數 額定工作油壓16 MPa 　　　　　　　　　　　　主配直徑80 mm 機頻/ 網頻測量范圍1～99 Hz 頻率給定范圍45～55 Hz 人工失靈區(qū)0～ ±0. 5 Hz 永態(tài)轉差系數bp = 0～10 % 暫態(tài)轉差系數bt = 3～150 % 緩沖時間Td = 2 s～25 s 加速度時間Tn = 0 s～5 s 導葉反饋Y = 0～100 %（0～10 V） 開度給定Y′= 0～100 %。 2 　調速器的調整及靜、動態(tài)特性試驗 2. 1 　調整 2. 1. 1 　主配壓閥中間位置的調整 主配壓閥的中間位置在出廠前已調整好,在手動狀態(tài)下接力器能在非全關或全開任意位置停住,說明不用再調整。若不能停住,可松開主配壓閥活塞桿與滾珠絲桿聯(lián)結的鎖緊螺母,旋轉活塞桿,直至接力器能在非全關或全開任意位置停住,調整好后鎖緊螺母。 2. 1. 2 　開啟和關閉時間的調整 調整單向節(jié)流閥的調節(jié)螺釘,將接力器開至全開位置,手按事故停機電磁閥進行事故停機。用秒表記錄接力器由75 %關至25 %的時間,再乘以2 即可得到接力器的關閉時間Tf 。連續(xù)做3 次,取其平均值。實測值與設計值不符時,應重新調整,直至滿足設計為止。接力器開啟時間建議按Tf 值整定,可在測Tf 值時同時完成。 2. 1. 3 　接力器全關位置指示調整 PLC 上的開關撥到STOP 位置,接通交、直流電源,將調速器切到手動狀態(tài),旋轉步進電機上的手輪,將接力器關到全關位置。松開反饋電位器的鎖緊螺釘,轉動電位器的軸,使A1、B3 的DC 電壓為- 0. 03～ - 0. 08 V 左右,然后鎖緊螺釘。 2. 1. 4 　接力器全開位置指示調整 PLC 上的開關撥到STOP 位置,接通交、直流電源,將調速器切到手動狀態(tài),旋轉步進電機上的手輪,將接力器關到全開位置。調信號板上的W4 電位器,測量信號板（A1 ,B1） 為DC 電壓為10 V（9. 8 V 左右） ,然后鎖緊螺釘。 2. 2 　靜態(tài)特性試驗 包括操作回路試驗、增減負荷、解列、正常停機、事故停機、自動/ 液壓手動切換試驗、調速器靜特性及轉速死區(qū)測定試驗。 2. 3 　動態(tài)特性試驗 包括手動開機及手動空載工況機組頻率擺動值測定、自動開機、空載擾動、自動工況下機組頻率擺動值測定、甩負荷試驗。 3 　調速器故障類型 步進電機PLC 微機調速器具有很強的自診斷與報警功能。當發(fā)生以下故障時,調速器能自動識別并點亮觸摸屏上的故障光字牌,同時報警觸點閉合,發(fā)出故障報警,執(zhí)行相應的處理程序。故障類型包括機頻信號消失或斷線、網頻信號消失或斷線、功率反饋錯誤、交流電源消失、直流電源消失、隨動系統(tǒng)故障、PLC 程序故障、PLC 基本單元24 V 電源失電、PLC 鋰電池電壓低、D/ A 模塊故障、A/ D 模塊故障、驅動模塊故障、定位模塊故障。 4 　調速器運行中存在問題 4. 1 　主配壓閥發(fā)卡和漏油量大問題 # 2 機組2 月13 日就發(fā)現(xiàn)主配壓閥卡住負荷無法調整,油壓迅速降低事故停機。廠方認為是步進電機功率偏小主配壓閥無法復中引起。 3 月6 日派技術人員到現(xiàn)場更換功率更大的步進電機和復中裝置后正常,但是運行至4 月初再次發(fā)現(xiàn)發(fā)卡現(xiàn)象。主配壓閥漏油量明顯增加,壓油泵運行間隔時間由5 h 縮短為20 min ,4 月18日由于油泵頻繁啟動打壓# 2 泵電機燒毀。 4 月25 日廠家派技術人員到現(xiàn)場更換主配壓閥,檢查發(fā)現(xiàn)主配壓閥的制造工藝不夠精細,致使活塞磨損嚴重。6 月底# 1 機調速器出現(xiàn)# 2 機類似缺陷,由于當時水庫水情不允許停機處理,到8 月初廠家派人到現(xiàn)場更換主配壓閥。 4. 2 　小網運行穩(wěn)定問題 正常工況下調速器運行比較穩(wěn)定,一旦電廠機組運行獨立縣網時,機組頻率根本無法穩(wěn)定。調速器的調節(jié)非常頻繁,由于壓油裝置壓力貯存能力有限,因此油泵啟動異常頻繁（油泵運行間隔由2. 5 h 縮短為5 min） 。經過分析了解廠家沒有在本廠調速器中編制孤立網運行控制程序,造成孤網運行時調速器運行穩(wěn)定能力大為下降。 4. 3 　參數修改密碼問題 設置或修改調速器的重要運行參數時,沒有密碼保護,曾經發(fā)生過運行人員誤修改,參數的安全性無法保證。通過和廠家要求,8 月份廠家派技術人員來現(xiàn)場修改PLC 和觸摸屏的程序。 4. 4 　手動操作時復位彈簧無法復中問題 調速器手動運行時,將自動使步進電機失電,該裝置的復位彈簧迫使主配壓閥活塞處于中間位置。但是實際運行中手動操作根本不能回復到中間問題,經過分析發(fā)現(xiàn)裝置的復位彈簧強度不能達到要求,經過廠家更換強度更大的彈簧后可以復位。 5 　結束語 后壟溪二級水電廠調速器自2006 年1 月份投產時經過現(xiàn)場的一系列試驗,順利通過帶負荷運行,其各項性能指標基本符合標準及設計要求。但是由于機械部分制造工藝和控制調節(jié)程序設計上存在缺陷,投入運行不久就出現(xiàn)比較嚴重的缺陷,對電廠的安全生產帶來一定的影響。