牛保國(guó)，戴延君，佟 偉

(1.黑河市水務(wù)局，黑龍江黑河164300;2.黑河象山水電廠，黑龍江黑河164300;3.黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱150080)

1 引言

黑河象山水電廠地處黑龍江省黑河市，位于黑龍江一級(jí)支流法別拉河中游，距黑河市72 km。電廠裝機(jī)容量18.32 MW，裝有4臺(tái)(3×6MW+1×0.32MW)水輪發(fā)電機(jī)組。機(jī)組與2臺(tái)容量16 MVA和8 MVA雙繞組和三繞組變壓器組成了擴(kuò)大單元接線。電能輸送分別以一回110 kV、一回35 kV電壓等級(jí)接入黑寶山和黑河電網(wǎng)。多年平均發(fā)電量4 130萬(wàn)kW·h，裝機(jī)年利用小時(shí)數(shù)2 294 h。1992～1999年該廠使用YDT－3000型調(diào)速器，是20世紀(jì)70年代產(chǎn)品，該產(chǎn)品明顯存在一些技術(shù)和質(zhì)量問(wèn)題。對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行存在嚴(yán)重隱患。

2000年象山水電廠選用了南寧發(fā)電設(shè)備總廠研發(fā)的YWTBG－3000A微機(jī)調(diào)速器，此產(chǎn)品是南寧發(fā)電設(shè)備總廠在成功應(yīng)用PLC技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步采用檔次更高的PCC技術(shù)，是以PCC調(diào)節(jié)器為調(diào)節(jié)控制核心的中小型系列微機(jī)電液調(diào)速器。該系列微機(jī)調(diào)速器主要用于控制水力發(fā)電廠的各類(lèi)中小型水輪發(fā)電機(jī)組。

2 調(diào)速器的結(jié)構(gòu)和原理

1)YWTBG－3000A微機(jī)電液調(diào)速器屬帶油壓裝置的整裝式調(diào)速器。主要由PCC調(diào)節(jié)器為核心的控制柜、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的接力器和操作能源的油壓裝置三大部分組成。

2)PCC調(diào)節(jié)控制柜主要用于接受外部指令，引入機(jī)組必要參數(shù)和狀態(tài)信號(hào)，以及必要的反饋信號(hào)，形成控制水輪機(jī)的具有一定調(diào)節(jié)規(guī)律的電氣調(diào)節(jié)和控制信號(hào)。該調(diào)節(jié)和控制信號(hào)，直接送到旋轉(zhuǎn)力矩較大的“步進(jìn)電機(jī)－絲杠螺母副”電氣/位移變換裝置，使調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)意圖變?yōu)橹髋鋲洪y的液壓控制動(dòng)作，從而使執(zhí)行機(jī)構(gòu)的接力器，得以按調(diào)節(jié)需要去控制水輪機(jī)發(fā)電組的目的。油壓裝置則為這種調(diào)節(jié)和控制作用提供足夠的操作能源。

3 調(diào)速器特點(diǎn)

1)YWTBG－3000A電液調(diào)速器是以PCC調(diào)節(jié)器為調(diào)節(jié)控制核心的微機(jī)調(diào)速器。其PCC調(diào)節(jié)器模塊采用奧地利B＆R工業(yè)自動(dòng)化公司產(chǎn)品，屬于一種全標(biāo)準(zhǔn)模塊式的產(chǎn)品。從而為PCC調(diào)速器的穩(wěn)定可靠運(yùn)行提供了堅(jiān)實(shí)的硬件基礎(chǔ)。使PCC型微機(jī)調(diào)速器具有很高的整機(jī)可靠性。

2)PCC微機(jī)調(diào)速器能實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)式殘壓測(cè)頻，提供并聯(lián)PID調(diào)節(jié)規(guī)律。并可根據(jù)機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)和工況的變化幅度，自動(dòng)實(shí)施變參數(shù)調(diào)節(jié)，以獲得優(yōu)良的動(dòng)態(tài)品質(zhì)。

3)PCC微機(jī)調(diào)速器，在電站二次回路或監(jiān)控系統(tǒng)的配合下，能以自動(dòng)或手動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)機(jī)組的開(kāi)機(jī)、停機(jī)和事故緊急停機(jī)等控制與操作;可對(duì)運(yùn)行中的機(jī)組進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)整或出力調(diào)整，使機(jī)組按給定頻率或給定開(kāi)度自動(dòng)穩(wěn)定運(yùn)行，以及實(shí)現(xiàn)并列運(yùn)行機(jī)組間負(fù)荷的自動(dòng)分配;也可滿足機(jī)組網(wǎng)頻跟蹤的要求和實(shí)現(xiàn)機(jī)組的調(diào)相運(yùn)行等。

4)PCC調(diào)速器具有頻率、開(kāi)度多種運(yùn)行模式選擇。對(duì)于頻率模式，PCC調(diào)速器設(shè)有頻率跟蹤和頻率給定兩種控制方式。而開(kāi)度模式，則采用開(kāi)環(huán)控制和逐步逼近相結(jié)合的調(diào)節(jié)方式，從而實(shí)現(xiàn)了迅速而準(zhǔn)確地增減機(jī)組開(kāi)度或出力的要求。運(yùn)行模式之間，可以無(wú)擾動(dòng)地任意切換。主要技術(shù)性能和參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 主要技術(shù)性能和參數(shù)

5)針對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行水頭變化幅度大的特點(diǎn)，PCC調(diào)節(jié)器設(shè)有不同運(yùn)行水頭下的最優(yōu)開(kāi)機(jī)規(guī)律和高水頭時(shí)自動(dòng)限制機(jī)組最大出力的功能。

6)采用小巧玲瓏的PANELWARE－P120人機(jī)界面作為人機(jī)對(duì)話的工具。將數(shù)據(jù)監(jiān)視、參數(shù)設(shè)定和報(bào)警顯示等功能集于一身，參數(shù)的顯示和修改直觀準(zhǔn)確，并且有防止和自動(dòng)校正誤操作的功能。豐富的串口、網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場(chǎng)總線接口，給運(yùn)行人員提供了方便。

7)以旋轉(zhuǎn)力矩很大的“步進(jìn)電機(jī)－絲杠螺母副”型變換裝置取代對(duì)油污敏感可靠性較低的常規(guī)電液轉(zhuǎn)換器。同時(shí)，采用PCC調(diào)節(jié)器的電氣輸出直接控制主配壓閥動(dòng)作的工作方式。因此，在自動(dòng)調(diào)節(jié)信號(hào)的傳遞通道上，無(wú)任何機(jī)械傳動(dòng)杠桿。所以，YWTBG－3000A型微機(jī)調(diào)速器具有系統(tǒng)簡(jiǎn)潔適用、結(jié)構(gòu)配置合理、靜態(tài)轉(zhuǎn)速死區(qū)小、響應(yīng)敏捷、調(diào)節(jié)穩(wěn)定可靠和操作使用方便的特點(diǎn)。

4 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及運(yùn)行

1)調(diào)速器靜動(dòng)特性試驗(yàn)。靜動(dòng)特性試驗(yàn)是水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中重要特性試驗(yàn)項(xiàng)目，其目的是檢驗(yàn)水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和速動(dòng)性，象山水電廠每年嚴(yán)格按照現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試大綱要求和調(diào)試方法、步驟進(jìn)行檢測(cè)。其性能指標(biāo)均達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求?，F(xiàn)將3臺(tái)YWTBG－3000A微機(jī)調(diào)速器的主要特性試驗(yàn)結(jié)果整理如表2。

表2 主要特性試驗(yàn)結(jié)果

2)YWTBG－3000A電液調(diào)速器已成功應(yīng)用到象山水電廠6000kW機(jī)組。投運(yùn)10年來(lái)調(diào)速器的整機(jī)特性通過(guò)歷年測(cè)試各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)優(yōu)良，完全符JB627－79規(guī)定，靜動(dòng)態(tài)特性指標(biāo)明顯優(yōu)于YDT－3000型調(diào)速器。經(jīng)多年統(tǒng)計(jì)分析調(diào)速器本體性能故障、事故率為零，臨檢次數(shù)為零?；具_(dá)到免維護(hù)水平。大小修年限延長(zhǎng)，檢修工作量、工作強(qiáng)度明顯減少和減輕。機(jī)組啟動(dòng)到并入系統(tǒng)只需要90秒，與原調(diào)速器相比機(jī)組啟動(dòng)到并入系統(tǒng)在時(shí)間上減少了230秒。足以證明空載耗水率明顯減少，提高了電廠經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái)我國(guó)水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器主要是以PLC和PCC產(chǎn)品引領(lǐng)市場(chǎng)前沿，它們?cè)谀承┓矫娲_實(shí)代表著水輪機(jī)調(diào)速器發(fā)展的方向，符合水電廠無(wú)人值班、少人值守和綜合自動(dòng)化的要求。作為PCC調(diào)速器產(chǎn)品，具有測(cè)頻回路多、信號(hào)源可選，測(cè)頻軟硬件能冗余、容錯(cuò)，測(cè)頻回路簡(jiǎn)單可靠，測(cè)頻精度高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)，豐富的串口、網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場(chǎng)總線接口，方便用戶操作和管理的操作口令，非常人性化的人機(jī)界面，這些優(yōu)越的硬件特性和豐富的軟件功能使得PCC水輪機(jī)調(diào)速器，從產(chǎn)品技術(shù)含量和性價(jià)比上深得用戶的歡迎，有著非常廣闊的市場(chǎng)空間和發(fā)展。YWTBG－3000A微機(jī)調(diào)速器在象山水電廠的應(yīng)用就充分證明了這一點(diǎn)。

［1］王英男，王景琴，戴延君.象山水電廠事故備用電源配置分析［J］. 黑龍江水利科技，2009，37(6):169.

［2］趙臣，張殿民，戴延君.YDT－3000電液調(diào)速器裝置的技術(shù)改造［J］. 黑龍江水利科技，2008，36(4):138 －139.