比例閥控制可編程調(diào)速器在象山水電廠應(yīng)用

雷加輝，戴延軍

(黑河象山水電廠，黑龍江黑河164300)

1 引言

黑河象山水電廠裝機(jī)容量18.32 MW，裝有 4臺(tái)(3×6+1×0.32)MW水輪發(fā)電機(jī)組。機(jī)組與兩臺(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。電能輸送以一回110 KV電壓等級(jí)接入黑龍江電網(wǎng)。多年平均發(fā)電量4 130×104kW·h，裝機(jī)年利用小時(shí)數(shù)2 294 h。

2 調(diào)速系統(tǒng)現(xiàn)狀及改造原因

該廠原應(yīng)用SDT－300型調(diào)速器，產(chǎn)品年代久遠(yuǎn)，調(diào)速器控制機(jī)構(gòu)采用交流三相異步電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)渦輪渦桿控制導(dǎo)水機(jī)構(gòu)，無閉環(huán)控制環(huán)節(jié)，無法實(shí)現(xiàn)單機(jī)孤立運(yùn)行，并網(wǎng)時(shí)調(diào)節(jié)困難，影響水輪發(fā)電機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行，綜合以上不利因素對(duì)該調(diào)速器進(jìn)行了產(chǎn)品升級(jí)和改造。

3 調(diào)速器改造部位

機(jī)械部分。將渦輪渦桿和杠桿改為電磁比例換向閥和液壓隨動(dòng)裝置來實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)。隨動(dòng)系統(tǒng)采用囊式蓄能器，接力器采用液壓外置形式布置，電氣部分。將三相異步電動(dòng)機(jī)控制部分改為可編程PLC來實(shí)現(xiàn)控制比例閥，電氣－－－機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)換采用高速直流電磁比例換向閥，最終形成了閉環(huán)控制。

4 比例閥控制可編程調(diào)速器的特點(diǎn)

比例閥控制可編程調(diào)速器在電氣控制部份上采用可編程序控制器(PLC)配以比例集成式電液隨動(dòng)裝置及相應(yīng)的油壓裝置構(gòu)成一個(gè)完整的電液調(diào)速器。其主要特點(diǎn)為:①電氣部分采用可靠性極高的可編程序(PLC)控制器為其硬件的控制主體，軟件采用實(shí)時(shí)變結(jié)構(gòu)、變參數(shù)、自適應(yīng)并聯(lián)PID調(diào)節(jié)程序，實(shí)時(shí)故障檢測(cè)、診斷、報(bào)警及保護(hù)程序，不良工況限制程序等?？蛇m時(shí)辨識(shí)空載、并網(wǎng)、和孤立運(yùn)行等不同工況，可靠性高，穩(wěn)定性好，帶孤立負(fù)荷能力較強(qiáng)。②具有殘壓測(cè)頻，頻率跟蹤等功能，能快速并網(wǎng)。③觸摸顯示屏能顯示調(diào)速系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和主要參數(shù)，如機(jī)頻、網(wǎng)頻、導(dǎo)葉開度、調(diào)節(jié)器輸出等調(diào)節(jié)的諸多參數(shù)，具有多種顯示界面，包括調(diào)速器的各種狀態(tài)及故障指示。④高可靠性:關(guān)鍵硬件全部采用國外成熟的新技術(shù)，如PLC、觸摸屏(GOT)及電源等，電氣部分硬件可靠性有保障，MTBF達(dá)30萬小時(shí)以上;硬件各模塊之間采用端子螺釘壓接式連接方式，無焊接、無插接，確保連接牢固可靠采取有效防雷擊、防浪涌措施，采用金屬封閉式調(diào)節(jié)器機(jī)箱和封閉控制柜體，有效地防止空間電磁輻射，提高裝置抗干擾能力;采取交流、直流雙路互為備用的供電方式，同時(shí)允許有較大波動(dòng)范圍，增強(qiáng)裝置對(duì)各種電源的適應(yīng)能力。⑤易操作性:由于觸摸屏人機(jī)界面的引入，使得各種運(yùn)行操作異常簡(jiǎn)單，只要了解發(fā)電廠的運(yùn)行規(guī)程，即可完成對(duì)機(jī)組的各種控制操作。⑥可擴(kuò)展性;由于PLC的硬件采用功能模塊化結(jié)構(gòu)，可對(duì)調(diào)速器進(jìn)行功能擴(kuò)展，只需增加必要的功能模塊，并升級(jí)相應(yīng)的軟件即可。⑦安全保護(hù)性:由于YWT－3000－16－TS 3FN型調(diào)速器具有完善的容錯(cuò)及故障處理系統(tǒng)，當(dāng)調(diào)速系統(tǒng)中發(fā)生非致命性故障時(shí)，裝置仍可“容錯(cuò)”運(yùn)行，通過裝置的故障保持功能或改變運(yùn)行方式，在故障處理系統(tǒng)的指導(dǎo)下，維護(hù)人員可不停機(jī)進(jìn)行故障處理，提高機(jī)組的利用率。

5 比例閥控制可編程調(diào)速器的原理

調(diào)節(jié)器主要由控制單元、模擬量輸入單元、信號(hào)處理和比例閥驅(qū)動(dòng)模塊及觸摸屏等組成，其中控制單元主要負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)程序的執(zhí)行、PID調(diào)節(jié)計(jì)算，其結(jié)果控制模擬量和開關(guān)量的輸出，提高了響應(yīng)速度。模擬量信號(hào):接力器位移信號(hào)的采集由A/D模塊來完成，每個(gè)掃描周期采集一次，采集到的模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量并經(jīng)濾波后，用以顯示并參與PID調(diào)節(jié)計(jì)算，計(jì)算結(jié)果由PWM輸出(控制單元內(nèi)置)，通過功率放大器控制比例閥工作。此外，信號(hào)處理模塊負(fù)責(zé)將來自機(jī)組PT和電網(wǎng)PT的頻率信號(hào)進(jìn)行隔離、降壓、整形后送至基本單元的高速端口，采用脈沖計(jì)數(shù)法實(shí)現(xiàn)對(duì)頻率的測(cè)量。

6 結(jié)語

近年來我國水輪機(jī)比例閥控制可編程調(diào)速器，在技術(shù)領(lǐng)域方面確實(shí)代表著水輪機(jī)調(diào)速器發(fā)展的方向，符合水電廠無人值班、少人值守和綜合自動(dòng)化的要求。優(yōu)越的硬件特性和豐富的軟件功能使得比例閥控制可編程調(diào)速器不論從產(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)展前景。

［1］ 路甬祥.電液比例控制技術(shù)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1988.

［2］ 鐘約先.林亨.機(jī)械系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制［M］.北京:清華大學(xué)出版社，2001.