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迎新水电站YT型调速器的技术改造

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2008/5/4 15:57:22   

  所属频道:  水力发电    关键词:  调速 调速器 电站

[摘要]迎新水电站YT型调速器的技改,是在原有的油压装置、主配压阀、主接力器等部件上,安装YKT型可编程调速器的电柜及机械控制部分,从而改造成YKT型可编程调速器。

[关键词]水电站调速器可编程控制器技术改造

1引言

迎新水电站是建在信阳市鲇鱼山水库中干渠上的一座径流式小水电站,装机4台,总装机容量2900kW(2×800kW 2×650kW),1984年投入发电运行。电站装有4台YT-1000型机械液压调速器,经过20多年的运行,调速器控制部分故障较多,已满足不了发电生产安全的需要。2005年电站对迎1、2号机调速器进行了技改,即在原有的油压装置、主配压阀、主接力器等部件上,安装YKT型可编程调速器的电柜及机械控制部分从而改造成YKT型可编程调速器。

2YKT型调速器的主要功能和特点

2.1主要功能

YKT型可编程调速器主要功能有:自动或手动开停机及增减负荷;无条件、无扰动地实现自动与手动的相互切换;实现机组的频率调节和快速并网;根据整定的bp值和电网频差自动调整机组的出力;便于与上位机的通讯。

2.2电气部分的主要特点

1)采用可靠性极高的可编程控制器(PLC),体积小,抗干扰能力强,能适应电站的现场环境。

2)采用软件测频,可同时满足适时性和测频精度的要求。

3)调节规律为PID智能控制,具有良好的稳定性及调节品质。

4)采集机频、网频、导叶开度、手动、自动等调速器的主要参数及运行状态,并在液晶屏上显示;能通过按键及液晶屏整定调速器的运行参数。

5)有在线自诊断功能,检测到电气故障时,能自动地切为手动,并将负荷固定于故障前的状态,同时发出故障信号。

2.3机械液压部分的主要特点

1)采用交流步进电机作电气机械位移转换,可靠性高。

2)步进电机产生的位移控制信号与接力器位移反馈信号在同一轴线上迭加后,通过调节杆件和引导阀直接控制主配压阀,结构简单,油管少、安装、调整、操作及维护方便。

3构及工作原理

3.1主要结构

YKT型可编程调速器的控制电柜主要由以下部件组成:可编程控制器、步进电机驱动器、频率信号接口板、电源模块、显示屏、隔离变压器、位移反馈电位器、紧停电磁阀、步进电机等。机械部分包括反馈轴、引导阀、调节杆件、手轮操作机构等。

3.2工作原理

3.2.1电气部分工作原理

水轮发电机在不同的工况下需要调速器采用不同的调节参数,调节参数的改变由软件实现。并网前永态转差系数bp=0,人工死区E=0,机频与频给的差值通过PID运算后将调节器输出的调节信号送到步进电机驱动器,步进电机转动后其位移反馈电位器将调节信号成比例地转换成位移信号,控制接力器向开、关方向运动,直至机频等于频给,在机组开机过程中,频给等于50Hz。在空载运行时,可编程控制器根据工况判断,自动将调节参数设置为空载参数,保证丁机组并网前的稳定运行。

并网后,频给自动整定为50Hz,bp置整定值以实现有差调节,切除微分并投入人工死区。当上位机或控制柜上的增、减给定按钮发出增、减负荷命令时,功率给定值相应改变,功给信号一方面通过前馈回路直接叠加于积分输出值,另一方面与调节器输出相比较,其差值通过bp回路调整调节器输出。

3.2.2机械液压部分工作原理

电气部分输出的调节信号控制步进电机带动传动丝杆旋转,通过调节杆件带动引导阀针塞上、下移动,使辅助接力器活塞上腔与压力油或排油接通,控制主配压阀活塞上、下移动,从而控制主接力器向开启或关闭方向动作。接力器的位移通过反馈轴带动引导阀针塞及时复中,使接力器在调节终了能迅速稳定下来,且其位移与调节信号的大小成比例。

4面板显示及操作

调速器电柜操作面板能够显示的内容主要有:机频、网频、接力器开度值、开度调节值、频率给定、功率给定、机组频率、比例系数(P)、积分系数(I)、微分系数(D)、人工失灵区(E)、放大倍数、电机死区、反馈故障检测等参数信息。采用液晶屏显示调速器的运行状态、测量数据、运算输出值、调节参数、给定参数等,并可通过显示屏修改以上调节和给定参数。通过电柜面板上的操作按钮可实现对机组的开停机、手自动切换和功率增减等操作。

5安装及对外配线

安装前首先拆除原调速器控制柜及反馈方架,只保留原主配压阀和主接力器。将YKT型调速器的电柜直接安装到原控制柜的位置上,上紧固定螺丝即可。

YKT型调速器对外接线只有17根,分别是远方控制接线,机、网频及交、直流电源线,紧急停机信号输入线和调速器故障报警输出线等。接线时按图纸要求正确接入即可。

6调整及试验

6.1初调

调速器的初调主要是对机械部分的调整,机械部分的调整主要是调整调节杆件的水平位置;调整接力器的全开、全关位置与开度指示的数值基本相符;调整接力器的全开、全关时间,使之满足调保计算要求。

电气部分在出厂前已调整好,一般不需重新进行调整,只是在确认外部接线准确无误,厂用交、直流供电正常后,通电检查显示正常即可。

6.2闭环试验

闭环试验是在蜗壳已经充水,调速器及机组已处于备用状态下进行。

第一步进行手动开停机试验,以检查手动操作是否可靠。

第二步做空载扰动试验,以检查调速器调节系统过渡过程品质是否符合要求。

第三步进行并网及带负荷试验,以检查调速器能否实现快速关网操作及机组带负荷的情况。将机组并入系统逐渐带上负荷,在各种负荷情况下,调速器和机组应稳定运转。

第四步做甩负荷试验,其目的是校验调节系统的动态特性,检验调速器参数整定是否满足过渡过程品质的要求和调节保证计算的要求,在做甩负荷试验前,应做好防止机组飞逸和压力管道爆裂的一切安全措施。通常甩1/4、1/2、3/4、4/4额定负荷。检查在甩不同负荷时机组转速上升率和蜗壳最大水压上升值及其它参数是否满足要求,否则可调整调速器的有关调节和给定参数,以使调速器满足运行要求。

7运行操作及维护

YKT型调速器的运行包括自动运行、液压手动运行和手轮操作机构运行等;一般情况下,调速器工作在自动运行状态。当调速器切为液压手动运行时,调速器电气部分的输出被切断,不再对步进电机起控制作用,通过用手操作旋钮控制接力器的开关运动,运行人虽可从面板上观察调速器的状态及参数。

调速器的手动和自动切换可随时无扰动、无条件地进行。并网自动运行时,当检测到调速器电气故障时,调速器自动地切为手动,这时步进电机的控制信号被切断,调速器即无扰动地切为手动运行,接力器保持原有开度不动。必要时,也可随时用控制柜上的切手动按钮将调速器切为手动运行。

当调速器压力油源消失时,可用手轮操作机构进行开停机及增减负荷运行;当紧急停机电磁阀接到紧急停机命令动作时,接力器以整定的最快速度关机。

YKT型调速器由于采用了高可靠性的PLC,并且外围电路设计合理,机械部分结构简单,使用元件较少,所以整体故障率较低,一般无须日常维护。运行时应保持其内外部干净,各转动部件定期加润滑油,定期检查紧急停机电磁阀的动作情况,检修时检查电路接线是否松动并清除积尘。

8结语

YKT型可编程调速器与原机调操作步骤基本相同,所以技改后运行人员很快就能熟悉各种操作。由于其显示屏在正常运行时能显示各种运行参数和工况,便于运行人员对机组运行状态的观察。调速器运行稳定,对电网及机组事故反应迅速,完全能满足机组在不同工况下运行的要求。由于其结构简单,与外围接线较少,所以安装调试很简单,日常维护方便,改造费用较低,且改造所用时间较短,十分适刨、水电站对原YT型调速器的技术升级改造。

来源:小水电
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