可编程微机调速器在湖北黄龙滩水力发电厂的应用及优化配置

【前言】可编程微机调速器在湖北黄龙滩水力发电厂的应用及优化配置由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。PSWT比例数字式冗余可编程微机调速器是三联公司开发出来的新一代调速器，它适用于大中型混流式、轴流式、贯流式水轮发电机组的自动调节与控制，额定工作油压为2.50MPa，主配压阀直径为100mm。它能使水轮发电机组在各种工况下稳定运行，实现机组的手/自动开停机、并网...

摘要：随着黄龙滩水力发电厂自动化设备的不断更新改造，比例数字式冗余可编程控制水轮机调速器已在该厂得到了成功的应用。文章在介绍了可编程控制水轮机调速器的典型基本结构的同时，针对在过去运行维护中积累的经验对主配反馈环节进行了优化选型，并采用非接触式位移传感器作为微机调速器主配反馈输入环节，从硬件根本上解决了常规接触式电位器因接触不良对调速系统产生的频繁抽动等危害，极大地提高了机组运行的可靠性和经济效益。

关键词：可编程微机调速器；冗余；非接触式；高速数字脉冲阀

中图分类号：TV734 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）10-0105-02

1 概述

湖北黄龙滩水力发电厂位于汉江支流堵河上，距十堰市30km。电厂主要建筑物有混凝土重力坝、引水隧洞、发电厂房及开关站等。分别设有2×85MW水轮发电机组和2×170MW水轮发电机组，机组全部为混流式。2002年动工扩建装机容量2×170MW的水轮发电机组，2006年投产发电，扩建后全厂总装机容量达到510MW。黄龙滩水力发电厂机组在湖北电网系统承担着调峰、调频等重要任务。

PSWT比例数字式冗余可编程微机调速器是三联公司开发出来的新一代调速器，它适用于大中型混流式、轴流式、贯流式水轮发电机组的自动调节与控制，额定工作油压为2.50MPa，主配压阀直径为100mm。它能使水轮发电机组在各种工况下稳定运行，实现机组的手/自动开停机、并网运行、调节机组负荷、事故紧急停机等。

PSWT水轮机调速器有自动、电手动和机械手动三种操作方式，具备转速、开度控制及功率调节、导叶电气开限、参数自适应、电力系统频率跟踪、在线自诊断、容错及故障处理等功能，能在现地和远方进行机组手/自动开停机和紧急停机，能以开关量接点和数字通讯方式接收监控系统的控制信号，并向监控系统实时传递来自调速系统的反馈信息。

2 型号及工作原理

PSWT为单调节型调速器，只含有导叶控制部分。其基本工作原理是通过将来自接力器位移反馈信号与电气信号在综合放大器内进行比较并放大，并输出模拟量（-10～10V）信号使比例阀产生与其成比例的位移，而数字阀控制的时候是由放大器输出脉冲信号到高速数字球阀，改变油路来推动引导阀动作，引导阀同时产生位移并通过液压放大器使主配压阀活塞产生相应的位移，主配压阀同时向主接力器配油并使之移动，实现开关导叶的目的。PSWT调速器同时配置有紧急停机装置，并可根据用户要求提供导叶分段关闭装置，以满足机组调保计算要求。

3 系统组成

3.1 电气控制系统

电气部分采用法国施耐德ModiconTSXPremium系列可编程控制器，电气输出是以比例伺服阀为主、数字脉冲阀为辅的输出方式。

3.1.1 硬件配置。调节器采用ModiconTSXP57104PLC为核心控制。ModiconTSXP5104可编程控制器是目前在可编程控制器微机调速器中配置较高的一种，控制指令丰富，网络能力强。

TSXPremiumPLC采用机架式安装，模块配置方便，选型灵活，可扩展性强，运行稳定，能满足生产现场各种功能需求。PLC的I/0具有光电隔离措施，抗干扰性强。系统配置一面触摸屏作为人机交互接口，方便运行维护人员现场参数查看、参数修改及在线试验等。

3.1.2 软件配置。PSWT型调速器系统软件按模块化功能设计，软件满足多级中断响应、调节计算、数据采集、逻辑控制、信息交换、故障诊断、容错功能等要求，采用模块化编程语言，编程方便灵活，由多个运行工况子程序和通用程序组成常驻程序和过程程序。

子程序主要有PID调节控制及参数优化、频率测量、模拟量采集、上电自诊断及状态检测、空载开度负载开限计算、自适应开机过程、工况转换、电手动/机手动控制选择、事件记录、自动试验等。

3.1.3 接力器位移编反馈。接力器位移传感器采用13位绝对型旋转编码器，格雷码输出误码率低，采样精度高，分辨率可达到0.0001，运行稳定，可实现对导叶开度的精确控制。

3.1.4 非接触式位移传感器。原主配位移反馈环节配置日本生产的电阻式位移传感器，在实际运行中，由于机组担任调峰调频任务，主配调节频繁，致使电阻式电位器长时间运行后因静、动触头滑动摩擦接触电阻增大，反馈电压不稳，主配不能稳定在中间位置，有频繁抽动现象。

根据上述现象，分析主要原因是主配反馈元件选型不当引起的。在进行充分确认论证后，最终选择德国BOSCH公司生产的非接触式位移传感器，它运行稳定无磨损，寿命长、环境适应性强。从根本上解决了传统电阻式电位器因滑动触头接触不良产生的阻值跳变而导致主配抽动、机组负荷波动、电网频率不稳等一系列不良后果。

3.2 机械液压系统配置

3.2.1 系统结构。PSWT型调速器机械部分主要包含电液转换器、手操机构、自复中装置、主配压阀、紧急停机电磁阀等元件组成的机械液压随动系统，由比例伺服阀、数字脉冲阀、机械手动组成的机械冗余结构。比例伺服阀和数字脉冲阀可互为冗余，运行中谁为主用谁为备用可根据现场需求灵活组态。如果电气控制部分检测到作为主用的电液转换环节出现卡涩拒动时，将自动切换到另一路电液转换环节进行控制，将比例阀伺服阀与高速数字脉冲阀融于一体，实现了机械液压系统前级的冗余容错控制。

3.2.2 运行及操作方式选择。

（1）本厂调速器控制方式选择以比例伺服阀控制为主、数字脉冲阀控制为备用的工作方式，纯机械手动方式作为比例伺服阀和数字脉冲阀的后备，当比例伺服阀和数字脉冲阀均故障时将自动切换至纯手动方式运行，纯手动方式也可作为操作人员现场操作使用。

（2）冗余切换原则：当电气检测到主配压阀位移反馈环节或电转出现故障时，自动由比例伺服阀控制切换至数字脉冲阀控制输出。当接力器位移反馈环节故障（包括断线、控制环节故障等）时，系统将自动切至手动运行方式，直到故障消除后恢复自动运行方式。

（3）机械手动方式。由安装在高速数字脉冲阀上的手动操作按钮构成的机械手动机构，能有效满足现场操作和黑启动操作的手动运行要求。

3.2.3 主配压阀。主配压阀组中各液压元件及油路采用组合式集成结构，结合紧密，不易发卡和漏油。主配压阀动作灵活、可靠、导向性能好，能有效地控制油流。满足开、关接力器时间的要求，开、关时间的整定方便可靠，并具备锁定功能，一经整定后，不会因运行中的振动等原因发生变动。对接力器开、关时间的整定满足水轮机过渡过程及调保计算的要求。

4 整体评价

该PSWT型调速器投运后系统运行可靠，满足国家相关技术标准。尤其是将主配位移反馈环节元件由电阻式电位器更换为非接触式电位器后，完全满足调峰调频水电厂大负荷大波动的调节要求，不仅大大地节约了资本，更极大地提高了系统运行的稳定性和可靠性，在机组开、停机，负载调节、水机事故处理中经受了考验，但也存在以下不足：

（1）本系统未将电站上游库区和下游尾水位水头引入可编程微机调速器采集回路，使系统无水头自适应功能，造成高水头运行时可能出现过负荷运行工况，低水头时会出现开机过程中导叶开度不够，机组转速上升慢甚至达不到额定转速，并影响机组并网时间。因此需要将水头水位接入调速系统，使其能够根据水头高度的变化自动调整开机起始开度和空载额定开度值，这样才能有效满足机组开机、并网及负载调节的需要。

（2）设备在运行后，对运行及维护人员的跟踪培训不到位，没有定期安排生产厂家或资深专业人员进行专题培训，运行及维护人员不能深入了解设备的原理、性能、流程控制及故障诊断等功能，对设备的运行状况及内部故障不能及时准确分析、判断原因，并采取有效的处理措施，造成处理不及时不到位。

参考文献

[1] PSWT比例数字式冗余可编程控制水轮机调速器技术说明书（武汉三联公司）[S].

[2] TSX Premium PLC使用手册[S].

[3] 水轮机调速器与油压装置技术条件（GB/T9652.1-1997）[S].1997.

[4] 自动化元件使用说明书（BOSCH非接触式位移传感器）[S].

[5] 黄龙滩水力发电厂机组程序控制流程图.