淺析桃林口水電站調(diào)速器改造及應(yīng)用

□呂寶良 董笑波 趙立民 徐 霞

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。桃林口水電站裝機(jī)容量2×10MW，本著“供水結(jié)合發(fā)電”的原則，于1998年12月正式投產(chǎn)發(fā)電。發(fā)電高峰期主要集中在汛期，兩臺(tái)機(jī)組起停比較頻繁，對(duì)調(diào)速器功能要求較高。原有調(diào)速器為1997年2月生產(chǎn)，型號(hào)為YWT-7500A/4,屬于調(diào)速器發(fā)展史上的過(guò)渡產(chǎn)品。隨著運(yùn)行年限增加，存在著電液轉(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，因此于2009年對(duì)調(diào)速器進(jìn)行了徹底改造。改造后的調(diào)速器選用了天津市科音自控設(shè)備有限公司生產(chǎn)的YWCT-10×4/25-4.0-ZF型數(shù)字閥PCC智能調(diào)速器。

1.改造前后調(diào)速器對(duì)比

電站原有2臺(tái)YWT-7500A/4型微機(jī)調(diào)速器，其參數(shù)為額定油壓4MPa，工作容量7500N·m，反饋機(jī)構(gòu)為機(jī)械杠桿式，誤差較大。在實(shí)際運(yùn)行中，隨著調(diào)速器油質(zhì)變化和元件老化，調(diào)速系統(tǒng)相繼出現(xiàn)過(guò)電液轉(zhuǎn)換器不振、調(diào)速器抽動(dòng)、油泵打油頻繁及油泵啟動(dòng)聲響過(guò)大等故障，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)自動(dòng)開、停機(jī)無(wú)反應(yīng)和自動(dòng)運(yùn)行過(guò)程中突然溜負(fù)荷等現(xiàn)象。以至于后期只能手動(dòng)開、停機(jī)，已完全不能滿足機(jī)組正常生產(chǎn)發(fā)電要求。改造后的調(diào)速器屬于數(shù)字閥PCC智能調(diào)速器。首先采用數(shù)字閥替代原有的電液轉(zhuǎn)換器和主配壓閥，降低了對(duì)油質(zhì)的要求，調(diào)節(jié)迅速快捷。其次采用了PCC可編程計(jì)算機(jī)控制器，從而使調(diào)速器的測(cè)頻環(huán)節(jié)更加精確可靠。該調(diào)速器屬于智能型調(diào)速器，適應(yīng)式變結(jié)構(gòu)，變參數(shù)并聯(lián)PID調(diào)節(jié)。

在運(yùn)行過(guò)程中，改造后的調(diào)速器技術(shù)優(yōu)勢(shì)得到了充分體現(xiàn)，可以適應(yīng)電站的各種特殊運(yùn)行方式，如正常開、停機(jī)，事故停機(jī)等多種情況下都表現(xiàn)出反應(yīng)迅速、調(diào)節(jié)準(zhǔn)確的優(yōu)勢(shì)。能完全滿足機(jī)組汛期發(fā)電需要，尤其在2012年大汛期間，調(diào)速器為保證機(jī)組滿負(fù)荷長(zhǎng)時(shí)間發(fā)電發(fā)揮了重要作用，當(dāng)年累計(jì)發(fā)電量達(dá)到了7800萬(wàn)kW·h，創(chuàng)造了發(fā)電歷史新高。同時(shí)杜絕了漏油弊病，大大降低了油泵的啟動(dòng)頻率，節(jié)約了運(yùn)行成本。

2.改造后調(diào)速器工作原理及主要功能

計(jì)算機(jī)發(fā)出開機(jī)令后，通過(guò)RTU屏發(fā)送開機(jī)信號(hào)至調(diào)速器，調(diào)速器PCC接到信號(hào)后對(duì)數(shù)字閥進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，使機(jī)組自動(dòng)達(dá)到空載狀態(tài)，當(dāng)機(jī)組頻率和網(wǎng)頻達(dá)到一致時(shí)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)組快速并網(wǎng)。并網(wǎng)后，通過(guò)調(diào)速器顯示屏操作面板的增功觸摸按鈕來(lái)增加機(jī)組負(fù)荷至額定。停機(jī)時(shí)，調(diào)速器自動(dòng)關(guān)閉導(dǎo)葉至全關(guān)狀態(tài)，完成停機(jī)過(guò)程。

改造后的調(diào)速器功能主要是通過(guò)遠(yuǎn)方或現(xiàn)地對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行開停機(jī)，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)與自動(dòng)運(yùn)行無(wú)擾動(dòng)切換。該調(diào)速器具有較強(qiáng)的自診斷、防錯(cuò)、糾錯(cuò)及容錯(cuò)功能，出現(xiàn)異常情況能及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。電源采用交直流雙重供電，當(dāng)交流消失時(shí)，直流自動(dòng)投入，保障了調(diào)速器電源的正常投入，使機(jī)組能夠穩(wěn)定運(yùn)行?？蛰d運(yùn)行時(shí)，如機(jī)頻信號(hào)消失，調(diào)速器自動(dòng)將開度保持在空載開度以下，防止發(fā)生機(jī)組過(guò)速。并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，如機(jī)頻信號(hào)消失，調(diào)速器將自動(dòng)切換到網(wǎng)頻測(cè)量回路，同時(shí)發(fā)出故障信號(hào)，保持了機(jī)組正常發(fā)電運(yùn)行。該調(diào)速器還采用數(shù)字閥作為電液轉(zhuǎn)換元件，徹底解決了原調(diào)速器電液轉(zhuǎn)換器油污發(fā)卡的問(wèn)題。另外，改造后的調(diào)速器還具有故障鎖定功能，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，因此改造后的調(diào)速器在測(cè)頻信號(hào)消失及斷電等情況下，具有故障鎖定功能。改造后的調(diào)速器去除了原有調(diào)速器的杠桿結(jié)構(gòu)，采用了數(shù)字閥液壓隨動(dòng)系統(tǒng)，手動(dòng)無(wú)需反饋，消除了因杠桿造成的死區(qū)，提高了調(diào)速器的精度，取消了雜亂的管路，使調(diào)速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單美觀。改造后的調(diào)速器采用了觸摸屏作為人機(jī)界面，畫面美觀逼真，全中文顯示，操作方便，可同時(shí)顯示調(diào)速器的很多信息。由于PCC的高度集成化和高可靠性，調(diào)試只需設(shè)定有關(guān)數(shù)字，沒(méi)有太多點(diǎn)位器等可調(diào)元件，對(duì)于運(yùn)行維護(hù)人員來(lái)說(shuō)維護(hù)比較簡(jiǎn)單、調(diào)試更為方便。改造后的調(diào)速器具有RS232或RS485通訊接口，聯(lián)網(wǎng)方便，可以更方便人機(jī)對(duì)話，以及與上位機(jī)的通訊，提高了整個(gè)電站的自動(dòng)化水平。

3.調(diào)速器改造后的效果

2009年對(duì)2臺(tái)調(diào)速器分別進(jìn)行了72h試運(yùn)行和甩負(fù)荷試驗(yàn)，表現(xiàn)較為出色，反應(yīng)迅捷靈敏，調(diào)節(jié)能力強(qiáng)，操作簡(jiǎn)單方便，順利通過(guò)了專家組驗(yàn)收。

經(jīng)過(guò)近5年的運(yùn)行實(shí)踐，證明YWCT-10×4/25-4.0-ZF型數(shù)字閥PCC智能調(diào)速器性能穩(wěn)定、運(yùn)行可靠。隨著機(jī)組勵(lì)磁、保護(hù)及監(jiān)控等設(shè)備改造的進(jìn)一步完成，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)的運(yùn)行狀況創(chuàng)造了有利條件，充分保證了電站機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

由于為降低成本，對(duì)調(diào)速器油壓裝置并未進(jìn)行改造。目前調(diào)速器油壓裝置技術(shù)已經(jīng)有了很大發(fā)展，已完全可以取消高壓機(jī)給氣罐補(bǔ)氣方法，而采用密封性能良好的氣囊直接控制，這樣大大降低了運(yùn)行成本。鑒于此，下一步桃林口水電站主要改造項(xiàng)目將以調(diào)速器油壓裝置作為重點(diǎn)進(jìn)行改造?！?/p>