峡阳水电厂2号机组调速器改造

摘要:以峡阳水电厂2号机组调速器改造为例，介绍CVZT-100-6.3型数字逻辑插装式调速器在2号机组的应用。CVZT-100-6.3型数字逻辑插装式调速器系统的组成、技术特征、工作原理、试验数据进行了说明，并且重点介绍其具体应用。

关键词:贯流机组;插装阀;调速器

1概况

峡阳水电厂位于福建省南平市西北郊的峡阳镇，是富屯溪干流顺昌以下河段开发方案的第二个梯级电站，为低水头河床式水电站，以发电、航运相结合的水资源综合利用枢纽工程。厂房内安装3台GZ-WP-550灯泡贯流式水轮发电机组，单机容量14.6MW，转伦直径5.50m的灯泡贯流机组，总装机容量43.8MW。在电力生产能调峰和闽江下游防汛防洪等方面具有重要作用。

峡阳水电厂原调速器，是2010年投人使用的交流伺服式双可“程微机调速器，采用步进电机+主配压阀的结构形式，由于使用年限的增加与技术所限，难以满足电厂安全生产要求，为确保调速系统性能长期工作的稳定性及可靠性，保证机组长期安全稳定运行，开满足电厂调频的要求。经过慎重考察调研、反复甄别比较，我电广将原有调速器更换为新型采用CVZT-100-6.3型数字逻辑插装式调速器。

2 原有调速器存在的问题

电厂2号机调速器于2010年投产，已运行10多年，存在的上要问题如下。

(1)电子元器件超年限运行，元器件逐渐老化、磨损，部分元件故障频繁，且市场已无法买到相应备品。

(2)有功调节误差较大。

(3)调速器动态响应速动性差，增、减负荷调节响应过程缓慢。

(4)油泵频繁启动。

鉴于以上原因，电厂于2020年9月对2号机组调速器进行了更新改造。

3 辑插装阀式调速器

3.1改造后的新型调速器主要功能特点

改造后的CVZT-100-6.3型数字逻辑插装式调速器扬弃了传统圖速器的结构模式，兼顾了液压系统的可靠性、微机的适用性和阀的简单化;在设计上采用全新的直接数字控制、元件、组件、回路层次组合叠加与优化、分布容错思路;在结构上采用了模块化单儿高度集成方式，整个系统结构简单、无任何杆件、钢丝绳及外"道，使用、调整和维修极为方便，并且系统静耗油量小，使得II槽油泵启动次数明显减少;相关元件、组件吸纳了液压和电气最新成熟成果，标准化、通用化程度极高，工作简洁、稳定可另外CVZT-100-6.3型数字逻辑插装式调速器还具有手动、自条件、无扰动、平滑切换的独特功能，控制精度高、节能、工I效率高等优点。系统关键部位采用冗余配置，PLC、位移传感器、盘测速探头都是双套配置，相互热备用、切换无扰动

3.2工作原理

CVZT-100-6.3型数字逻辑插装式调速器的工作原理如图1所调节规律的综合及控制量的计算由电气调节器部分实现，而纯小将CVZT液压随动系统作为功率放大部件，跟随电气控制量并同川实现D/A转换，以驱动导叶接力器与轮叶接力器。

图1工作原理简图

微机调节器接收LCU命令，根据采集得到的机频、网频、有功、水头、开度等信号，通过软件进行调节规律的综合，进而得出相应的控制量，其控制量通过开关量接口与智能功放板驱动液压随动系统的高速开关阀和逻辑插装阀组，最终实现对接力器及其机组的相应调节与控制。

导叶随动系统由高速开关阀、流量调节阀、插装阀、开停机脉冲阀、紧急停机阀、事故配压阀、分段关闭阀等组成，桨叶随动系统除不设开停机脉冲阀、紧急停机阀、事故配压阀、分段关闭阀外，其它与导叶随动系统完全一样。

当微机调节器输出调节信号时，此信号经功放驱动板的转换放大后作用于先导控制的高速开关阀;与此同时，高速开关阀的输出经先导油路转换后，其液流信号就会立即作用于起主配作用的逻辑插装阀控制腔，通过插装阀放大后的液流最终进人主接力器，使其跟随调节器控制信号的变化，直至调节过程结束。

4 现场主要试验结果

当调速器研制生产完成后，我们对调速器进行了出厂试验和现场试验，试验项目包括调速器测频单元、开关机时间、故障模拟和控制模式切换、静特性、协联关系、开停机试验、空载试验、甩负荷等一系列试验。主要试验数据及过程如下:

4.1测频单元校验

调速器测频单元的校验见表1所示，测试值为调速器显示值，相差0.01Hz。

表1频率校验表

4.2开关机时间的测定试验结果(见图2)最快全关时间:6s(直线关闭)。分段关闭:100%一35%关闭时间为4.8s;35%一0关闭时间为11.4s。最快全开时间:25.6s

图2导叶关闭时间

4.4故障模拟和控制模式切换试验

（1）模拟机频信号消失

在静态试验中，断开机频测量端，通过测试仪给调速器机频淄输入50Hz频率信号，短接调速器上的断路器辅助接点，模拟机祖并网带负荷运行。断开测试仪输出的频率信号端，模拟机频消失故障。机频信号消失后调速器自动切至手动运行，主接力器行程保持当前位置，无扰动，试验过程如图3。

图3模拟机频信号消失试验

(2)A-B套机切换试验

A-B套机切换试验中主接力器保持当前位置，无扰动。

(3)手-自动切换试验

手-自动切换试验中主接力器保持当前位置，无扰动。

(4)模拟导叶开度反馈故障

断开主接力器行程信号，模拟导叶开度反馈故障，主接力器位移有0.2%的微小变化，小于1%。

(5)电源切换

分别断开交流电源、直流电源，切换过程无扰动。

4.5静特性试验试验结果(见图4):静特性死区(国标要求)

图4静特性试验

4.6协联关系试验

试验结果(见图5)

协联曲线取随动系统不准确度:;

图5协联关系试验

4.7自动开停机试验

试验结果:从启动加速开始至机组转速达到80%额定转速的升时间 ;

从启动加速开始至机组空载转速偏差小于同期带()的时间;

4.8空载试验

试验结果(见图6):自动空载摆动为0.13%(优于标准要求的≤0.15%)

图6空载试验

4.9甩负荷

置空载和负荷调节参数于选定值，调速器处于自动发电方式负荷平衡状态。依次分别甩掉25%、50%、75%、100%的额定负荷，观测并记录机组转速、导叶接力器行程、调压阀接力器行程的变化及有关特征参数。

试验结果(见表2)

表2甩负荷试验结果表

上述主要试验项目结果均满足国家及行业相关标准的规定。

5 CVZT-100-6.3型数字逻辑插装式调速器在峡阳水电厂使用的总结

2号机调速器改造解决了之前存在的问题，系统中软件、硬件配置具有很高的可靠性、灵活性和先进性，满足了峡阳水电厂计算机实时监控系统对调速系统的要求;自2020年9月投入运行以来，未发生软硬件故障，运行情况良好;稳定状态下的油泵启动时间间隔为8~10h，比改造前的15~30min提高了20倍，显著延长了油泵和电机的使用寿命，大大节省了厂用电，达到了改造目的。

参考文献:[1]张建明，等。逻辑插装技术在水轮机调速器中的应用问题探讨[A]2004中国水电控制设备论文集[C].黄河水利出版社，2004.

[2]王聪，等，数字插装式水轮机调速器应用研究 水电能源科学.黄河水利出版社，2019.