比例閥控制可編程調速器在象山水電廠應用

雷加輝，戴延軍

(黑河象山水電廠，黑龍江黑河164300)

1 引言

黑河象山水電廠裝機容量18.32 MW，裝有 4臺(3×6+1×0.32)MW水輪發電機組。機組與兩臺容量16 MVA和8 MVA雙繞組和三繞組變壓器組成了擴大單元接線。電能輸送以一回110 KV電壓等級接入黑龍江電網。多年平均發電量4 130×104kW·h，裝機年利用小時數2 294 h。

2 調速系統現狀及改造原因

該廠原應用SDT－300型調速器，產品年代久遠，調速器控制機構采用交流三相異步電動機來驅動渦輪渦桿控制導水機構，無閉環控制環節，無法實現單機孤立運行，并網時調節困難，影響水輪發電機組安全穩定運行，綜合以上不利因素對該調速器進行了產品升級和改造。

3 調速器改造部位

機械部分。將渦輪渦桿和杠桿改為電磁比例換向閥和液壓隨動裝置來實現驅動導水機構。隨動系統采用囊式蓄能器，接力器采用液壓外置形式布置，電氣部分。將三相異步電動機控制部分改為可編程PLC來實現控制比例閥，電氣－－－機械信號轉換采用高速直流電磁比例換向閥，最終形成了閉環控制。

4 比例閥控制可編程調速器的特點

比例閥控制可編程調速器在電氣控制部份上采用可編程序控制器(PLC)配以比例集成式電液隨動裝置及相應的油壓裝置構成一個完整的電液調速器。其主要特點為:①電氣部分采用可靠性極高的可編程序(PLC)控制器為其硬件的控制主體，軟件采用實時變結構、變參數、自適應并聯PID調節程序，實時故障檢測、診斷、報警及保護程序，不良工況限制程序等?？蛇m時辨識空載、并網、和孤立運行等不同工況，可靠性高，穩定性好，帶孤立負荷能力較強。②具有殘壓測頻，頻率跟蹤等功能，能快速并網。③觸摸顯示屏能顯示調速系統的運行狀態和主要參數，如機頻、網頻、導葉開度、調節器輸出等調節的諸多參數，具有多種顯示界面，包括調速器的各種狀態及故障指示。④高可靠性:關鍵硬件全部采用國外成熟的新技術，如PLC、觸摸屏(GOT)及電源等，電氣部分硬件可靠性有保障，MTBF達30萬小時以上;硬件各模塊之間采用端子螺釘壓接式連接方式，無焊接、無插接，確保連接牢固可靠采取有效防雷擊、防浪涌措施，采用金屬封閉式調節器機箱和封閉控制柜體，有效地防止空間電磁輻射，提高裝置抗干擾能力;采取交流、直流雙路互為備用的供電方式，同時允許有較大波動范圍，增強裝置對各種電源的適應能力。⑤易操作性:由于觸摸屏人機界面的引入，使得各種運行操作異常簡單，只要了解發電廠的運行規程，即可完成對機組的各種控制操作。⑥可擴展性;由于PLC的硬件采用功能模塊化結構，可對調速器進行功能擴展，只需增加必要的功能模塊，并升級相應的軟件即可。⑦安全保護性:由于YWT－3000－16－TS 3FN型調速器具有完善的容錯及故障處理系統，當調速系統中發生非致命性故障時，裝置仍可“容錯”運行，通過裝置的故障保持功能或改變運行方式，在故障處理系統的指導下，維護人員可不停機進行故障處理，提高機組的利用率。

5 比例閥控制可編程調速器的原理

調節器主要由控制單元、模擬量輸入單元、信號處理和比例閥驅動模塊及觸摸屏等組成，其中控制單元主要負責調節程序的執行、PID調節計算，其結果控制模擬量和開關量的輸出，提高了響應速度。模擬量信號:接力器位移信號的采集由A/D模塊來完成，每個掃描周期采集一次，采集到的模擬量信號轉換為數字量并經濾波后，用以顯示并參與PID調節計算，計算結果由PWM輸出(控制單元內置)，通過功率放大器控制比例閥工作。此外，信號處理模塊負責將來自機組PT和電網PT的頻率信號進行隔離、降壓、整形后送至基本單元的高速端口，采用脈沖計數法實現對頻率的測量。

6 結語

近年來我國水輪機比例閥控制可編程調速器，在技術領域方面確實代表著水輪機調速器發展的方向，符合水電廠無人值班、少人值守和綜合自動化的要求。優越的硬件特性和豐富的軟件功能使得比例閥控制可編程調速器不論從產品技術含量和性價比上深得用戶的歡迎，有著非常廣闊的市場空間和發展前景。

［1］ 路甬祥.電液比例控制技術［M］.北京:機械工業出版社，1988.

［2］ 鐘約先.林亨.機械系統計算機控制［M］.北京:清華大學出版社，2001.