【摘要】水輪機(jī)調(diào)速器對于水輪發(fā)電機(jī)組乃至整個(gè)電力系統(tǒng)來說都是十分重要的自動(dòng)化設(shè)備。本文介紹了福建省后壟溪二級(jí)水電TDBYWT - PLC 型步進(jìn)電機(jī)式高油壓調(diào)速器的主要部件的性能、調(diào)整及特性試驗(yàn)、故障類型及投入運(yùn)行后出現(xiàn)的問題及處理措施。 【關(guān)鍵詞】后壟溪二級(jí)　高油壓　TDBYWT - PLC 調(diào)速器　調(diào)整及試驗(yàn)　存在問題 0 　概述 后壟溪二級(jí)水電廠是后壟溪梯級(jí)規(guī)劃中第二級(jí)電站,距離周寧縣城60 km ,禮門鄉(xiāng)約24 km ,廠房距大壩下游6. 1 km ,大壩位于后壟村上游2. 6 km ,為季調(diào)節(jié)式電廠。電廠裝有2 臺(tái)單機(jī)20 MW混流式水輪發(fā)電機(jī)組,多年平均發(fā)電量1. 4045 億kWh。 后壟溪二級(jí)水電廠調(diào)速器采用天津電氣傳動(dòng)研究所研制生產(chǎn)的TDBYWT - PLC 型步進(jìn)電機(jī)式高油壓調(diào)速器,由控制傳動(dòng)裝置和油壓裝置兩部分組成,控制柜、壓力罐、立式油泵及閥組均裝在回油箱上。以PLC 為核心的微機(jī)調(diào)節(jié)器在控制柜上部,下部裝有步進(jìn)電機(jī)傳動(dòng)裝置、主配壓閥、單向節(jié)流閥和緊急停機(jī)電磁閥。 電廠2 臺(tái)機(jī)組于2006 年1 月24 日并網(wǎng)發(fā)電,并網(wǎng)前調(diào)速器各項(xiàng)調(diào)試均能滿足規(guī)程要求,但是運(yùn)行一段時(shí)間后出現(xiàn)了一些問題,通過采取措施后調(diào)速器基本運(yùn)行正常。 1 主要部件性能及主要技術(shù)參數(shù) 微機(jī)調(diào)節(jié)器由可編程控制器模塊（FX2N - 32MR PLC 模塊） 、信號(hào)處理模塊、A/ D 轉(zhuǎn)換模塊、通信模塊、定位模塊、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、電源模塊和觸摸顯示屏（GOT） 等組成。實(shí)現(xiàn)調(diào)速器自動(dòng)控制、調(diào)節(jié)、顯示等功能。 1. 1 　步進(jìn)電機(jī)—滾珠絲桿傳動(dòng)裝置 其上部為步進(jìn)電機(jī)和滾珠絲桿組成的傳動(dòng)機(jī)構(gòu);其下部為主配壓閥,步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)絲桿旋轉(zhuǎn),使?jié)L珠絲桿的螺母上下移動(dòng),而主配壓閥活塞又與滾珠絲桿的螺母聯(lián)接,帶動(dòng)主配壓閥活塞隨之上下移動(dòng),達(dá)到接力器開關(guān)的目的。 1. 2 　主配壓閥 主配壓閥活塞與滾珠絲桿的螺母相連,主配壓閥活塞的上、下移動(dòng),控制通向接力器的壓力油的流向,從而操作機(jī)組平衡狀態(tài)?！? 1. 3 　事故停機(jī)電磁閥 當(dāng)調(diào)速器接收事故信號(hào)后,事故停機(jī)電磁閥線圈通電動(dòng)作,壓力油進(jìn)入接力器關(guān)閉腔,機(jī)組按整定的關(guān)閉時(shí)間快速關(guān)閉。 1. 4 　單向節(jié)流閥 單向節(jié)流閥用于調(diào)節(jié)接力器的開關(guān)機(jī)時(shí)間,其前后兩個(gè)調(diào)節(jié)螺釘,一個(gè)調(diào)開機(jī)時(shí)間,另一個(gè)調(diào)關(guān)機(jī)時(shí)間。 1. 5 　主要技術(shù)參數(shù) 額定工作油壓16 MPa 　　　　　　　　　　　　主配直徑80 mm 機(jī)頻/ 網(wǎng)頻測量范圍1～99 Hz 頻率給定范圍45～55 Hz 人工失靈區(qū)0～ ±0. 5 Hz 永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)bp = 0～10 % 暫態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)bt = 3～150 % 緩沖時(shí)間Td = 2 s～25 s 加速度時(shí)間Tn = 0 s～5 s 導(dǎo)葉反饋Y = 0～100 %（0～10 V） 開度給定Y′= 0～100 %。 2 　調(diào)速器的調(diào)整及靜、動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn) 2. 1 　調(diào)整 2. 1. 1 　主配壓閥中間位置的調(diào)整 主配壓閥的中間位置在出廠前已調(diào)整好,在手動(dòng)狀態(tài)下接力器能在非全關(guān)或全開任意位置停住,說明不用再調(diào)整。若不能停住,可松開主配壓閥活塞桿與滾珠絲桿聯(lián)結(jié)的鎖緊螺母,旋轉(zhuǎn)活塞桿,直至接力器能在非全關(guān)或全開任意位置停住,調(diào)整好后鎖緊螺母。 2. 1. 2 　開啟和關(guān)閉時(shí)間的調(diào)整 調(diào)整單向節(jié)流閥的調(diào)節(jié)螺釘,將接力器開至全開位置,手按事故停機(jī)電磁閥進(jìn)行事故停機(jī)。用秒表記錄接力器由75 %關(guān)至25 %的時(shí)間,再乘以2 即可得到接力器的關(guān)閉時(shí)間Tf 。連續(xù)做3 次,取其平均值。實(shí)測值與設(shè)計(jì)值不符時(shí),應(yīng)重新調(diào)整,直至滿足設(shè)計(jì)為止。接力器開啟時(shí)間建議按Tf 值整定,可在測Tf 值時(shí)同時(shí)完成。 2. 1. 3 　接力器全關(guān)位置指示調(diào)整 PLC 上的開關(guān)撥到STOP 位置,接通交、直流電源,將調(diào)速器切到手動(dòng)狀態(tài),旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)上的手輪,將接力器關(guān)到全關(guān)位置。松開反饋電位器的鎖緊螺釘,轉(zhuǎn)動(dòng)電位器的軸,使A1、B3 的DC 電壓為- 0. 03～ - 0. 08 V 左右,然后鎖緊螺釘。 2. 1. 4 　接力器全開位置指示調(diào)整 PLC 上的開關(guān)撥到STOP 位置,接通交、直流電源,將調(diào)速器切到手動(dòng)狀態(tài),旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)上的手輪,將接力器關(guān)到全開位置。調(diào)信號(hào)板上的W4 電位器,測量信號(hào)板（A1 ,B1） 為DC 電壓為10 V（9. 8 V 左右） ,然后鎖緊螺釘。 2. 2 　靜態(tài)特性試驗(yàn) 包括操作回路試驗(yàn)、增減負(fù)荷、解列、正常停機(jī)、事故停機(jī)、自動(dòng)/ 液壓手動(dòng)切換試驗(yàn)、調(diào)速器靜特性及轉(zhuǎn)速死區(qū)測定試驗(yàn)。 2. 3 　動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn) 包括手動(dòng)開機(jī)及手動(dòng)空載工況機(jī)組頻率擺動(dòng)值測定、自動(dòng)開機(jī)、空載擾動(dòng)、自動(dòng)工況下機(jī)組頻率擺動(dòng)值測定、甩負(fù)荷試驗(yàn)。 3 　調(diào)速器故障類型 步進(jìn)電機(jī)PLC 微機(jī)調(diào)速器具有很強(qiáng)的自診斷與報(bào)警功能。當(dāng)發(fā)生以下故障時(shí),調(diào)速器能自動(dòng)識(shí)別并點(diǎn)亮觸摸屏上的故障光字牌,同時(shí)報(bào)警觸點(diǎn)閉合,發(fā)出故障報(bào)警,執(zhí)行相應(yīng)的處理程序。故障類型包括機(jī)頻信號(hào)消失或斷線、網(wǎng)頻信號(hào)消失或斷線、功率反饋錯(cuò)誤、交流電源消失、直流電源消失、隨動(dòng)系統(tǒng)故障、PLC 程序故障、PLC 基本單元24 V 電源失電、PLC 鋰電池電壓低、D/ A 模塊故障、A/ D 模塊故障、驅(qū)動(dòng)模塊故障、定位模塊故障。 4 　調(diào)速器運(yùn)行中存在問題 4. 1 　主配壓閥發(fā)卡和漏油量大問題 # 2 機(jī)組2 月13 日就發(fā)現(xiàn)主配壓閥卡住負(fù)荷無法調(diào)整,油壓迅速降低事故停機(jī)。廠方認(rèn)為是步進(jìn)電機(jī)功率偏小主配壓閥無法復(fù)中引起。 3 月6 日派技術(shù)人員到現(xiàn)場更換功率更大的步進(jìn)電機(jī)和復(fù)中裝置后正常,但是運(yùn)行至4 月初再次發(fā)現(xiàn)發(fā)卡現(xiàn)象。主配壓閥漏油量明顯增加,壓油泵運(yùn)行間隔時(shí)間由5 h 縮短為20 min ,4 月18日由于油泵頻繁啟動(dòng)打壓# 2 泵電機(jī)燒毀。 4 月25 日廠家派技術(shù)人員到現(xiàn)場更換主配壓閥,檢查發(fā)現(xiàn)主配壓閥的制造工藝不夠精細(xì),致使活塞磨損嚴(yán)重。6 月底# 1 機(jī)調(diào)速器出現(xiàn)# 2 機(jī)類似缺陷,由于當(dāng)時(shí)水庫水情不允許停機(jī)處理,到8 月初廠家派人到現(xiàn)場更換主配壓閥。 4. 2 　小網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定問題 正常工況下調(diào)速器運(yùn)行比較穩(wěn)定,一旦電廠機(jī)組運(yùn)行獨(dú)立縣網(wǎng)時(shí),機(jī)組頻率根本無法穩(wěn)定。調(diào)速器的調(diào)節(jié)非常頻繁,由于壓油裝置壓力貯存能力有限,因此油泵啟動(dòng)異常頻繁（油泵運(yùn)行間隔由2. 5 h 縮短為5 min） 。經(jīng)過分析了解廠家沒有在本廠調(diào)速器中編制孤立網(wǎng)運(yùn)行控制程序,造成孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)調(diào)速器運(yùn)行穩(wěn)定能力大為下降。 4. 3 　參數(shù)修改密碼問題 設(shè)置或修改調(diào)速器的重要運(yùn)行參數(shù)時(shí),沒有密碼保護(hù),曾經(jīng)發(fā)生過運(yùn)行人員誤修改,參數(shù)的安全性無法保證。通過和廠家要求,8 月份廠家派技術(shù)人員來現(xiàn)場修改PLC 和觸摸屏的程序。 4. 4 　手動(dòng)操作時(shí)復(fù)位彈簧無法復(fù)中問題 調(diào)速器手動(dòng)運(yùn)行時(shí),將自動(dòng)使步進(jìn)電機(jī)失電,該裝置的復(fù)位彈簧迫使主配壓閥活塞處于中間位置。但是實(shí)際運(yùn)行中手動(dòng)操作根本不能回復(fù)到中間問題,經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)裝置的復(fù)位彈簧強(qiáng)度不能達(dá)到要求,經(jīng)過廠家更換強(qiáng)度更大的彈簧后可以復(fù)位。 5 　結(jié)束語 后壟溪二級(jí)水電廠調(diào)速器自2006 年1 月份投產(chǎn)時(shí)經(jīng)過現(xiàn)場的一系列試驗(yàn),順利通過帶負(fù)荷運(yùn)行,其各項(xiàng)性能指標(biāo)基本符合標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)要求。但是由于機(jī)械部分制造工藝和控制調(diào)節(jié)程序設(shè)計(jì)上存在缺陷,投入運(yùn)行不久就出現(xiàn)比較嚴(yán)重的缺陷,對電廠的安全生產(chǎn)帶來一定的影響。