桃林口水電站水輪機(jī)調(diào)速器隨著運(yùn)行年限的增加，存在電液轉(zhuǎn)換器卡阻，負(fù)荷變化時(shí)反應(yīng)遲鈍，并網(wǎng)過(guò)程時(shí)間太長(zhǎng)等缺陷，不能滿足安全生產(chǎn)要求，因此對(duì)調(diào)速器進(jìn)行了改造。本文主要對(duì)改造后的調(diào)速器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)功能進(jìn)行闡述。

桃林口水電站位于河北省青龍縣境內(nèi)的青龍河上，是河北省桃林口水庫(kù)的配套工程。裝機(jī)容量2×10MW，本著“供水結(jié)合發(fā)電”的原則，發(fā)電主要集中在汛期，機(jī)組起停頻繁，對(duì)調(diào)速器功能要求較高。隨著調(diào)速器技術(shù)的不斷進(jìn)步，目前調(diào)速器技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到很高水平。根據(jù)電站調(diào)速器多年運(yùn)行情況，電站領(lǐng)導(dǎo)決心對(duì)調(diào)速器進(jìn)行改造更新，經(jīng)過(guò)大約一年時(shí)間，2臺(tái)調(diào)速器改造順利完成。

改造過(guò)程和調(diào)速器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

電站原有2臺(tái)YWT-7500A/調(diào)速器在運(yùn)行中存在較大調(diào)節(jié)誤差，在運(yùn)行中多次出現(xiàn)調(diào)節(jié)失靈和溜負(fù)荷現(xiàn)象，不能保證機(jī)組安穩(wěn)運(yùn)行。另外調(diào)速器各元件老化，其調(diào)節(jié)控制部分杠桿、活塞、襯套等部件磨損嚴(yán)重，導(dǎo)致調(diào)節(jié)死區(qū)范圍變寬，出現(xiàn)漏油量增大現(xiàn)象；2臺(tái)調(diào)速器均有較嚴(yán)重的跑油滴漏現(xiàn)象，油泵啟動(dòng)頻繁，大量消耗電能。為了保證機(jī)組安穩(wěn)運(yùn)行，對(duì)原有調(diào)速器改造勢(shì)在必行。

2008年初站領(lǐng)導(dǎo)和技術(shù)人員對(duì)調(diào)速器原有系統(tǒng)進(jìn)行了認(rèn)真分析，鑒于原廠的壓油罐，油壓裝置、回油箱等液壓組件工作狀況基本良好。本著“經(jīng)濟(jì)節(jié)約”原則，認(rèn)為只需對(duì)調(diào)速器機(jī)械液壓部分和電氣部分進(jìn)行改造。采用數(shù)字閥替代傳統(tǒng)的電液轉(zhuǎn)換器和主配壓閥，油壓裝置部分保持不變。

調(diào)速器采用了機(jī)電合柜的結(jié)構(gòu)形式。電氣部分位于柜體上部，機(jī)械部分位于柜體下半部分，整個(gè)柜體位于回油箱上，和油壓裝置構(gòu)成一體。

電氣機(jī)械轉(zhuǎn)換方面，采用數(shù)字閥替代傳統(tǒng)的電液轉(zhuǎn)換器和主配壓閥，降低了對(duì)油質(zhì)的要求，從根本上避免了電液轉(zhuǎn)換器發(fā)卡的弊病。由于數(shù)字閥技術(shù)是采用高速電磁閥直接操作噴針接力器，且采用液壓鎖密封，所以該型調(diào)速器去掉了機(jī)械反饋，也就是去掉了接力器的反饋杠桿，從結(jié)構(gòu)上減化了整個(gè)調(diào)速系統(tǒng)，由于該系統(tǒng)的高速電磁閥又具有手動(dòng)閥及事故閥的功能，減化了調(diào)速器內(nèi)部結(jié)構(gòu)，因此該型調(diào)速器實(shí)現(xiàn)了真正意義上的無(wú)杠桿，無(wú)管路，可靠性極高，性能優(yōu)良，是水電站提高自動(dòng)化程度的理想產(chǎn)品。

PCC可編程計(jì)算機(jī)控制器作為調(diào)節(jié)控制核心，它集成了可編程邏輯控制器(PLC)的標(biāo)準(zhǔn)控制功能和工業(yè)計(jì)算機(jī)的分時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)功能。它能方便地處理開關(guān)量，模擬量，進(jìn)行回路調(diào)節(jié)。并能用高級(jí)語(yǔ)言編程，具備大型機(jī)的分析運(yùn)算能力。其硬件具有獨(dú)特新穎的插拔式模塊結(jié)構(gòu)，可使系統(tǒng)得到靈活多樣的擴(kuò)展和組合。軟件也具備模塊結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)只需在原有基礎(chǔ)上疊加運(yùn)用軟件模塊。CPU運(yùn)行效率高，用戶存儲(chǔ)器容量大。這些優(yōu)越性都為智能式水輪機(jī)調(diào)速器提供了強(qiáng)有力的資源保證。

調(diào)速器主要特點(diǎn)如下：

（1）全新的控制理念。采用不同于常規(guī)PLC的新一代可編程計(jì)算機(jī)控制器--PCC，面向控制過(guò)程，能采用高級(jí)語(yǔ)言，分析運(yùn)算能力強(qiáng)，在同一CPU中能同時(shí)運(yùn)行不同程序。程序運(yùn)行時(shí)僅掃描部分程序，效率很高，而常規(guī)PLC掃描所有程序,浪費(fèi)CPU時(shí)間。

（2）全PCC化，具有極高的可靠性。從輸入到輸出,從測(cè)頻到控制脈沖等各環(huán)節(jié)均實(shí)現(xiàn)了PCC化。PCC的平均無(wú)故障時(shí)間MTBF高達(dá)50萬(wàn)小時(shí)，從而使得調(diào)速器整機(jī)具有極高的可靠性。常規(guī)PLC的平均無(wú)故障時(shí)間MTBF為30萬(wàn)小時(shí)。

（3）多任務(wù)的優(yōu)點(diǎn)。在傳統(tǒng)PLC中，并行處理是靠程序掃描來(lái)完成的。但事實(shí)上多任務(wù)才是并行處理的邏輯表達(dá)式，更簡(jiǎn)單直接的方法就是采用多任務(wù)技術(shù)。PCC恰恰可以滿足這種需求，當(dāng)某一任務(wù)在等待時(shí)，其他任務(wù)仍可繼續(xù)執(zhí)行，非其他常規(guī)PLC可以比擬。

（4） 智能型調(diào)速器。適應(yīng)式變結(jié)構(gòu)，變參數(shù)并聯(lián)PID調(diào)節(jié)。具有很強(qiáng)的自診斷、防錯(cuò)、糾錯(cuò)及容錯(cuò)功能。

（5）采用PCC高速計(jì)數(shù)模塊(HSC)測(cè)頻。PCC高達(dá)4MHz的計(jì)數(shù)頻率，具有很高的測(cè)頻精度和可靠性，從而使調(diào)速器的輸入通道－測(cè)頻環(huán)節(jié)的可靠性有了根本的保證。而常規(guī)PLC的計(jì)數(shù)頻率僅為50KHZ，由此可見，PCC的測(cè)頻精度比常規(guī)PLC的測(cè)頻精度高100倍。

（6）由PCC實(shí)現(xiàn)信號(hào)綜合及控制脈沖的輸出。調(diào)節(jié)器的電氣開度（數(shù)字信號(hào)），和轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的接力器實(shí)際位移由PCC內(nèi)部進(jìn)行綜合比較，輸出方向信號(hào)和控制脈沖信號(hào)，經(jīng)功率放大后，直接驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。充分發(fā)揮了PCC多任務(wù)的功 能。

（7）聯(lián)網(wǎng)方便。具有RS232或RS485通訊接口，可以方便地實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話，并與上位機(jī)通訊，提高電站的自動(dòng)化水平。

（8）調(diào)節(jié)模式靈活?？蓪?shí)現(xiàn)頻率調(diào)節(jié)，開度調(diào)節(jié)，功率調(diào)節(jié)，并可實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)模式間的無(wú)擾動(dòng)切換。

（9）PCC的大內(nèi)存，為智能型調(diào)速器提供了資源保證。用戶內(nèi)存：100KB SRAM，系統(tǒng)內(nèi)存：512KB EEPROM，用戶內(nèi)存：512KB EEPROM，遠(yuǎn)大于常規(guī)PLC 10KB左右的內(nèi)存。由此可見，PCC的內(nèi)存為常規(guī) PLC內(nèi)存的一百余倍。

（10）采用數(shù)字閥做為電液轉(zhuǎn)換元件。徹底解決了常規(guī)電液轉(zhuǎn)換器油污發(fā)卡的問(wèn)題，使電站可以實(shí)現(xiàn)完全可靠的自動(dòng)運(yùn)行。

（11）可以適應(yīng)電站的各種特殊運(yùn)行方式。如孤網(wǎng)運(yùn)行，由大電網(wǎng)解列為小電網(wǎng)運(yùn)行的突變負(fù)荷等特殊情況，均可保證機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行。

（12）具有故障鎖錠的功能。由于數(shù)字閥只有通/斷兩個(gè)狀態(tài)，采用錐閥密封可以保證在31.5MPa下無(wú)泄漏，由于采用液壓鎖密封，因此該系列調(diào)速器在測(cè)頻信號(hào)消失及斷電等情況下，具有故障鎖錠的功能。

（13）無(wú)杠桿結(jié)構(gòu)。該系列調(diào)速器采用了數(shù)字閥液壓隨動(dòng)系統(tǒng)，手動(dòng)無(wú)需反饋，因此取消了杠桿，消除了因?yàn)楦軛U造成的死區(qū)，提高了調(diào)速系統(tǒng)的精度，而且無(wú)管路，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，美觀。

（14）友好的人機(jī)界面。采用觸摸屏做為人機(jī)界面，畫面美觀逼真，全中文顯示，操作方便，可以同時(shí)顯示很多信息。

（15）維護(hù)簡(jiǎn)單調(diào)試方便。由于PCC的高度集成化和高可靠性，對(duì)于運(yùn)行維護(hù)人員沒(méi)有太高的特殊要求，調(diào)試只需設(shè)定有關(guān)數(shù)字，沒(méi)有太多的電位器等可調(diào)元件。

調(diào)速器主要功能及改造效果

桃林口水電站調(diào)速器改造完成后，經(jīng)過(guò)近4年的運(yùn)行實(shí)踐，證明其性能穩(wěn)定、運(yùn)行可靠 。由于該調(diào)速器密封性能及系統(tǒng)工作效率的改善 ，使油泵啟動(dòng)間隔延長(zhǎng)，具備顯著的節(jié)能 、環(huán)保 、增壽的效果。該調(diào)速器整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 、操作簡(jiǎn)便、維護(hù)工作量很小 ，是已建電站改造或新建電站的理想選擇之一 。隨著機(jī)組勵(lì)磁 、保護(hù)及監(jiān)控等設(shè)備改造的進(jìn)一步實(shí)施 ，桃林口水電站自動(dòng)化水平目前得到了大幅提升，為實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班( 少人值守 ) 運(yùn)行創(chuàng)造了有利條件，充分保證了電站機(jī)組安穩(wěn)運(yùn)行。