淺析導水機構(gòu)安裝間隙過大對一次調(diào)頻的影響

蔣三斌 郭安奎 唐炯

摘 要： 根據(jù)春廠壩水電站機組及調(diào)速器工作原理以及華中電網(wǎng)對一次調(diào)頻性能的各方面要求，針對并網(wǎng)一次調(diào)頻試驗過程中出現(xiàn)的不合格現(xiàn)象，提出解決方案及處理措施。

關(guān)鍵詞： 調(diào)速器；一次調(diào)頻；機械死區(qū)

中圖分類號：TK730.41 文獻標識碼：B

1設備概述

春堂壩電站位于四川省小金縣境內(nèi)的沃日河上，電站采用引水式開發(fā)，安裝3臺立式混流機組，單機容量18MW，總裝機容量54MW。調(diào)速器選用武漢長控高油壓微機調(diào)速器（型號：GVT-7600-16），調(diào)速器并網(wǎng)時采用開度模式受南自監(jiān)控系統(tǒng)有功閉環(huán)控制，而當一次調(diào)頻動作時會自動閉鎖南自監(jiān)控系統(tǒng)有功閉環(huán)，同時調(diào)速器控制PID自動由并網(wǎng)PID變?yōu)橐淮握{(diào)頻PID，其開度反饋信號是由安裝在接力器上磁致伸縮式位移傳感器反饋，功率反饋信號是由安裝在調(diào)速器電柜內(nèi)功率變送器反饋的機組出口功率，水輪機導葉傳動機構(gòu)采用調(diào)速器動作經(jīng)接力器動作控制環(huán)，由聯(lián)系控制環(huán)與導葉的雙頭連桿帶動導葉動作。

2機組一次調(diào)頻過程

機組調(diào)速器試驗由四川中鼎科技有限公司進行，試驗設備采用“TG2000 系列水輪機調(diào)速器測試系統(tǒng)”。在進行機組一次調(diào)頻試驗前，進行了調(diào)速器靜態(tài)特性、空載擺動、空載擾動等相關(guān)試驗，試驗結(jié)果調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速死區(qū)ix為0.03%，空載擺動頻率波動范圍在±0.08HZ以內(nèi)，空載擾動波形到位迅速、穩(wěn)定。

根據(jù)調(diào)速器帶負荷前的相關(guān)試驗，機組進行一次調(diào)頻設置PID參數(shù)為：KP=5、Ki =8、Kd=0，bp=4%，開度限幅6%，人工死區(qū)±0.035HZ（華中電網(wǎng)水電機組一次調(diào)頻人工死區(qū)控制在±0.05Hz范圍內(nèi)，開度限幅不超過10%），進行模擬頻率擾動時（如圖），在50HZ頻率（紅線）基礎上增加0.1HZ后，開度信號（藍線）與功率信號（綠線）相應降低，當撤去擾動信號，頻率重新回到50HZ后，開度信號基本返回原位置，但功率信號卻沒有返回原位置。

從機組負荷變化情況可看出，調(diào)速器能正確響應而機組負荷未能發(fā)生相應變化，說明機組調(diào)速系統(tǒng)包括接力器動作正常，而實際導葉開度未能發(fā)生相應變化，初步判定機組導水機構(gòu)間存在一定的機械死區(qū)。

3原因分析

結(jié)合一次調(diào)頻試驗情況，試驗人員、設備廠家、電廠人員組成檢查組認真分析認為可能存在以下幾點原因：1.試驗接線是否正確，采集數(shù)據(jù)是否真實；2.機組出口PT/CT、系統(tǒng)PT一次/二次接線是否正確、牢固，是否有存在干擾；3.各類傳感器（如功率變送器、接力器位移傳感器）等是否工作正常；4.機組導葉開度是否在接力器動作后真實響應。

針對以上分析原因，檢查組首先對試驗設備、試驗接線、測量回路、各類傳感器等進行了仔細的檢查核對，均未發(fā)現(xiàn)問題。初步懷疑是存在開度死區(qū)。

為確認該疑問，檢查組在兩只接力器臂末端設置兩只百分表，在水車室分四個方向選取4只對稱導葉，分別在導葉軸頸處設置四只百分表，操作調(diào)速器開/關(guān)導葉相同開度，對導葉實際響應進行核對檢查。通過試驗初步認定，接力器存在一定死區(qū)，而導葉存在較大死區(qū)。

檢查組認為死區(qū)存在的原因，應該是加工件的制造精度不足，導致導水機構(gòu)各部連接處存在較大空腔間隙，為確認導水機構(gòu)實際安裝間隙，由主機廠家派專人對導水機構(gòu)進行了拆卸復測，重點測量了接力器底座與接力器聯(lián)接銷孔配合間隙、接力器桿與控制環(huán)聯(lián)接銷孔配合間隙、雙頭連桿分別與導葉及控制環(huán)聯(lián)接銷孔配合間隙，導葉拐臂與導葉軸頸定位精度與強度。經(jīng)復測確認接力器底座與接力器聯(lián)接銷孔配合間隙為左0.09mm，右0.11mm（ 設計為：Φ65 H8/e7）； 接力器桿與控制環(huán)聯(lián)接銷孔配合間隙為左0.05mm，右為0.04mm（設計為：Φ65 H8/e7）；20只雙頭聯(lián)桿分別與控制環(huán)及導葉聯(lián)接銷孔配合間隙均在0.05～0.09mm之間（設計兩端配合均為：Φ30 H7/m6）；導葉拐臂與導葉軸頸定位精度較好，導葉鍵打緊滿足要求。由于整個導水機構(gòu)傳動系統(tǒng)實際安裝間隙大大超過了設計間隙使整個導水系統(tǒng)形成了固有的機械傳動死區(qū)。

4處理結(jié)果

由主機廠家將導水機構(gòu)不合格零部件返廠嚴格按設計要求重新制造，運抵現(xiàn)場嚴格按標準要求重新安裝。再次做一次調(diào)頻試驗，頻率下擾動0.1HZ，持續(xù)一段時間后回到50HZ，開度與功率都能正確響應，并且回到初始值，機械死區(qū)有明顯好轉(zhuǎn)，已達到一次調(diào)頻合格的要求。

5結(jié)論

機組出現(xiàn)一次調(diào)頻試驗不達標情況，應全面分析各類原因并逐一排查，為確保機組安全運行，順利通過各類并網(wǎng)試驗提出如下愚見：1.機組各類傳感器采購到位后應進行精度測試確保采集數(shù)據(jù)真實可靠；2.設備接線應嚴格按各類規(guī)程、規(guī)范要求防止信號干擾；3.試驗設備應定期檢測，試驗接線應正確牢固，防止信號干擾；4.加強機組部件制造精度檢查，充分發(fā)揮駐廠監(jiān)造人員的能動性，不合格不出廠；5.設備部件到貨后應嚴格按制造設計進行到貨驗收，做到早發(fā)現(xiàn)早處理；6.安裝過程中應嚴格“三檢”制，不能走過場，增加返工量；7.加強機組采購設計、制造監(jiān)造、到貨驗收、安裝驗收過程中的管控，設立獎懲辦法，把問題消滅在上一個工序。

作者簡介：蔣三斌（1979-），四川簡陽人，工程師，長期從事水電站機組安裝、維護及安全管理工作。

唐炯（1988-），四川邛崍人，助理工程師，長期從事水電站輔助設備運行維護工作。

郭安奎（1986-），甘肅靈臺，助理工程師，從事水電站運行維護管理及企業(yè)標準化管理工作。