水轮机电液调速器的应用与总结
曾纪忠 东江水电厂 湖南资兴市 423403
1 问题综述 东江电厂水机调速系统的电调采用南瑞公司生产的SJ-700型微机电调。在实际运行中SJ-700型双微机电调暴露的问题较多,典型的为接插件工艺不良频发故障报警,日常维护工作量大。自SJ-700型微机电调投运以来,有多台机组多次出现过有功负荷从满负荷下滑至零。KZT-100型机调最突出的问题是手动空载工况运行稳定性差。这不仅给运行值班人员造成了压力,也对系统的安全运行构成了威胁。
2 技术分析 多台机组在运行中多次发生有功甩负荷至零,成为运行维护部门的工作难点,针对这种异常现象,通过多次技术分析逐步找到了问题的症结所在。 2.1 初步分析 a.这个问题具有共性,多次发生在不同的机组上。 b.故障发生时,电调操作面板上均有“液压故障”信号。 c.故障时电调自动切手动,导叶全关,手动/自动运行指示灯指示在“自动”。 2.2 初步结论 a.故障发生的前导因素是电液转换器发卡,导致双微机故障,电调自动切手动。 b.故障时,在电调自动切手动过程中,调速器甩负荷至零。在人工进行电调自动切手动过程中,手动控制回路保证电调输出为零,从而保持工况不变。因此,问题可能出在电调自动切手动回路的设置上。
2.3 全面技术分析 2.3.1 液压发卡导致双微机故障的解析 SJ-700型电调是由A,B两套系统所构成,在运行过程中就存在着双机切换问题。 “导叶反馈故障”检测与双机切换机制为:如果电液转换器有发卡现象,当电调发出减负荷命令时,机调部分由于电液转换器的发卡将不会动作。随着电调发出减负荷命令的时间增长,加在电液转换器的两端电压就会增加至最大值(约20 V)。由于电压的上升而机调不动,微机电调就会判断机调部分有故障,将自动切换到B系统工作;此时加在电液转换器两端的电压将从0 V上升至20 V,如果机调还不动,B系统再次判机调部分故障,并切至A系统工作;这时,A系统已有1个20 V的电压输出,一旦切换成功,加在电液转换器两端的电压为20 V。 因此,在整个电液转换器发卡故障中,由于A,B系统的切换,将在电液转换器的两端加上一个很大的方波信号。此过程中,电调检测双微机均为严重故障,并发出切手动运行的指令。 2.3.2 电调自动切手动回路设置问题的剖析
从上面的分析可知,在液压故障过程中,由于A,B系统的切换,将在电液转换器的两端加上一个很大的方波电压信号,对电液转换器产生冲击,一旦电液转换器在此方波电压的冲击下动作,水轮机导叶就会迅速关闭,造成机组的有功负荷甩至零。因为,当A,B两系统同时发出机调故障时,进行电调自动切手动运行,但在此过程中,电调输出并未强制为零(人工进行电调自动切手动回路有此设置),而是存在一方波冲击电压,从而造成机组有功从满负荷下滑至零。 对电调自动切手动回路应进行设置:当调速器发生导叶反馈故障或电调本身故障时,或手按“导 叶手动”按钮时,先断开电液转换器控制电压(或强制至零),再动作开限减少电磁阀,使机械开限向关闭方向运动,直至机械开限压至实际开度,平衡位置行程开关动作,继而动作“手/自动”切换阀,完成由自动向手动状态的无扰动切换,并切断电液转换器的油源。当切至手动状态后,机械的托起装置使得手动位置行程开关动作,一方面切断“手/自动”电磁阀动作电流,另一方面使得“导叶手动”灯点亮,指示导叶液压系统处于手动状态。 2.3.3 实际运行表明,KZH-100机调手动工况稳定性差的主要原因是调速器从自动工况切手动工况运行时,导叶接力器存在较大的开度扰动(最大约2%),由于机组惯性较大及反馈钢丝绳的超差,这较大的开度扰动导致了机组频率在较长时间内无法稳定。因此,要想提高空载手动运行的稳定性,应该从以下2方面加以考虑:a.提高机械液压手操的微调能力;b.提高用于控制手/自动切换阀的位置接点的调整精度及其可靠性。
3 解决方案 通过以上的分析和手动/自动切换回路设置的比较,解决调速器溜负荷问题的简单有效的方法是:在电调手动回路(T06)和-12 V回路中并入微机电调内部一继电器的常闭接点,此继电器的功能是A,B 2系统同时故障时失磁且使电调切至手动。当A,B 2系统同时发出机调故障时该继电器失磁,并进行电调自动切手动运行,此时电调输出强制为零,保证机调不动,避免甩负荷。 但在此过程中,电调尚处于“自动运行工况”,若进行停机或遇出口开关跳闸,此时电调不能完成正常停机任务,从安全上考虑,又应解除此强制至零回路。为此,可在强制至零回路中串入1个停机继电器常闭接点和1个出口开关重动继电器的常开接点。 采取上述措施对电调自动切手动回路的设置加以改进和完善,可以有效地解决因液压故障导致的电调溜负荷问题,提高调速系统运行的稳定性。
4 总结与建议 4.1 机调部分 KZT-100型机调的机械液压元件的技术性能和结构设计方面虽具有一些优点,但在现场运行中手动空载工况运行稳定性差,这就涉及到机械液压手操的设计问题。自动工况切手动运行时,存在扰动,即导叶接力器有偏开现象,造成机组频率很难稳定下来。可见,机组手动或自动切手动工况运行均不能满足GB 9652-88技术协议的要求。 建议生产厂家对控制手/自动切换阀的位置接点、主配压阀拒动接点、手/自动运行工况位置接点的安装调整方法作进一步改进,以提高其行程精度和运行可靠性。 现场运行维护人员应十分重视以下几点:a.电液伺服阀零位的调整试验;b.提高用于控制手/自动切换阀的位置接点调整精度及其可靠性;c.运行人员应摸清该机械液压手操的特点。 4.2 电调部分 SJ-700型双微机电调连续运行可靠性差,主要为:a.接插件工艺不良频发故障报警,日常维护工作量大;b.“导叶反馈故障”检测机制不合理,常造成误判;c.由于自动切手动回路设置不完善造成机组多次溜负荷。建议制造厂要着力提高产品的工艺保证措施,消除接插件不良缺陷;改进“导叶反馈故障”检测机制;并加强售后技术服务;现场人员要提高运行维护水平,提高电调运行的稳定性。
4.3 电调与机械液压部分的接口 要提高调速系统整体运行的稳定性和可靠性,必须十分重视下列调速器机电部分接口元件的可靠性:a.电液转换器;b.导叶位置反馈电位器;c.电磁阀——手自动切换电磁阀、液压开限电磁阀、紧急停机电磁阀;d.位置接点——手/自动切换电磁阀位置接点、紧急停机电磁阀位置接点、开限装置到位接点(平衡位置接点)。
5 结束语 调速器是水轮发电机最重要的辅助设备之一,它的功能及可靠性必须满足电站综合自动化水平的要求,技术性能指标达到或超过国际标准。这些是调速器改造必须遵循的原则。 目前,水电厂正向“无人值班”(少人值守)方向发展,所以对调速器的调节与控制性能要求更高。调速器系统集成的关键技术也在操作油压、高可靠性、智能化等3个方面。因此,高可靠性、智能化水轮机调速器的应用,将为水电厂实现无人值班(少人值守)目标提供可靠的技术支撑。
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