浅谈长洲水利枢纽电站南瑞SAFR_2000型调速器的优缺点

第28卷第6期红水河Vol128,No16

2009年12月HongShuiRiverDec12009

浅谈长洲水利枢纽电站

南瑞SAFR-2000型调速器的优缺点

付雪辉

(广西长洲水电开发有限责任公司,广西 梧州 543002)

摘 要:介绍广西长洲水利枢纽电站南瑞调速器的运行方式,运行中的优缺点及改造方案,通过改造,可以进一步提高调速器的工作可靠性,可以避免伺服比例阀失电或故障,造成机组停机的非停现象,也为运行人员排查故障提供便利。

关键词:调速器;失电;改造;长洲水利枢纽

中图分类号:TV734.4 文献标识码:B 文章编号:1001-408X(2009)06-0089-03

1 电站概况

广西长洲水利枢纽电站位于广西梧州市上游12km的浔江干流上,是西江下游河段广西境内的最后一个规划梯级,整个电站横跨/三江(内江、中江、外江)两岛(长洲岛、泗化洲岛)0,建有内、外江两个厂房,共安装15台42MW的灯泡贯流式水轮发电机组。外江220kV为双母线接线方式,内江220kV为内桥接线方式,内江110kV为变压器-线路组接线方式。内、外江开关站均采用户外敞开式设备。主变压器220kV侧与开关站之间采用架空线连接,主变压器110kV侧与开关站之间采用高压电缆连接,主变压器低压侧与13.8kV母线采用共箱母线连接。内、外江之间有一条220kV联络线。电站首台机组于2007年10月投产发电,截至2009年6月共有13台机组投产运行。

长洲水利枢纽1~15号机组调速器分别由南京南瑞集团公司和武汉长江控制设备研究所提供的SAFR-2000型微机水轮机调速器和GLT-K型可编程计算机水轮机调速器组成;其中1、2、5、6、9、10、11号机为SAFR-2000型微机水轮机调速器,3、4、7、8、12、13、14、15号机为GLT-K型可编程计算机调速器。

控制柜和一面机械控制柜以及机械过速限制器、重锤关机装置、分段关闭装置等组成;调速器油系统由油压装置、调速器机械液压随动系统、机组过速限制

器、重锤关闭装置、分段关闭装置、漏油装置、油滤过器、导叶锁定装置、接力器和受油器等组成;其主配采用的是美国GE主配,工作可靠性比较高。2.1 南瑞调速器电源

南瑞调速器电气柜与机械柜电源是相互独立的。从机旁交直流屏引入交流、直流到电气柜,通过组合电源模块、双重电源模块给各模块供电,运行中任何一路电源失去,都不影响各模块的正常供电;如果两路电源均失去,机组则保持在当前运行状态。

从机旁交直流屏引入交流、直流到机械柜,通过四块朝阳模块给各电磁阀、综合模块等供电,运行中如何一路电源失去,不影响正常运行,如果两路电源均失去,导叶将会全关,引起停机。2.2 冗余方式

调速器电气柜设计了A、B两套系统,正常运行时两套系统一套工作、一套为热备用,当发生故障时由调速器电气柜自动实现切换,同时能保证机组的正常运行;电气柜与机械柜采用的是交叉冗余方式。南瑞调速器无纯手动功能,只有自动和电手动功能。2.3 测速

南瑞调速器测速装置采用残压测速和齿盘测

2 南瑞调速器介绍

SAFR-2000型微机水轮机调速器由一面电气

收稿日期:2009-09-24

作者简介:付雪辉(1979-),男,江西丰城人,高级工程师,主要从事水电厂生产运行工作,E-mail:fxh787900@。

红水河2009年第6期

速,二者相互冗余,保证调速器稳定工作。2.4 水头设置

调速器分为自动水头设置和人工水头设置在自动水头工作时,如出现故障自动切换至人工水头;当进行人工水头设定时,要求调整的速度不宜过快,同时调整的范围也不宜过大。且每次断电后再开电必须设置。

4 调速器运行中的优缺点

4.1 运行中的优点

(1)在正常运行中,伺服比例阀一直处于动态,保证主配压阀在中位,由于伺服比例阀一直处于动态,使得伺服比例阀不容易被卡涩;

(2)由于伺服比例阀一直处于动态,机组调整速度比较快,调速器各参数比较优良。4.2 运行中的缺点

(1)伺服比例阀一直处于动态,压油罐的压力油压力下降比较快,造成压油泵频繁启动;

(2)伺服比例阀一旦失电,造成机组停机;因为伺服比例阀失电后,伺服比例阀处于安全位,造成主配的控制油侧排油,在恒压油的作用下主配阀芯向左移动,导致停机;另外当出现工作伺服比例阀失电而备用伺服比例阀带电时,也将导致停机,因为伺服比例阀失电而不是出现故障,无法实现切换;

(3)运行中主控制油滤过器堵塞严重造成机组停机,因为油压过小,无法使得主配保持中位,在停机状态滤过器堵塞会造成开机不成功。

(4)没有纯手动功能,检修后不能手动操作,系统事故情况下可能无法完成黑启动;

(5)伺服比例阀长期处于工作状态,线圈发热比较严重,影响伺服比例阀的使用寿命。

3 南瑞调速器系工作过程

工作过程:正常情况,电气控制柜输出控制信号)A机或B机)综合模块)伺服阀功放)伺服比例阀)切换阀)主配)接力器,该控制的稳定性和精度靠三个闭环反馈来实现:伺服阀位移反馈(反馈到伺服阀功放)、主配压阀位移反馈(反馈到综合模块)、主接力器位移反馈(反馈到综合模块和AB),依靠一个这样的闭环控制,完成调速器的一个调节过程;

(1)南瑞调速器主配两侧分别接有压力油,一侧进6.3MPa的恒压油,另一侧进油由伺服比例阀控制,两侧的受压面积不同,依靠面积不同而产生的压强不同使得主配阀芯左右移动;当收到开机令时,伺服比例阀动作使主配开机侧进油,主配阀芯向右移动,导叶开腔接通压力油,关腔排油,使得导叶开启,最后依靠三个反馈量,使主配处于中位,完成开机;

(2)当收到关机令时伺服比例阀动作主配一侧排油,主配阀芯在恒压油的作用下向左移动,导叶开腔接通回油箱,导叶关腔接通压力油,导叶关闭,最后依靠三个反馈量,使主配处于中位,完成停机;但天阿机组(1F、2F、9F)调速系统有个特殊性,即主配的关腔完全封闭,接力器的关腔与回油箱连接,当收到停机令时导叶开腔接通回油箱,依靠重锤使得导叶关闭完成停机,同时导叶关腔通过单相阀与回油箱连接,从回油箱吸油防止负压的产生;

(3)紧急停机:当遇到事故或者人为按紧急停机按钮时,紧急停机电磁阀动作,控制油迅速排油,在恒压油的作用下,主配压阀迅速移动,导叶开腔接通回油箱,导叶关腔接通压力油,导叶关闭,实现关机;

(4)导叶控制采用双伺服比例阀,依靠切换阀选择其中一个为工作伺服比例阀,当工作伺服比例阀故障时或者人为按切换时,切换阀动作切换至另一伺服比例阀工作。5 南瑞调速器改造方案的设想

南瑞调速器最大的缺点就是伺服比例阀失电,会造成机组停机,而且在运行中已经出现多次因为伺服比例阀失电而造成停机的事故,所以本人认为应采取措施保证在伺服比例阀器故障或电源消失时,调速器能保持故障前的运行状态,维持开度或功率不变,保证机组的安全运行,避免非停。但伺服比例阀在设计时并未考虑此功能。为此提出改造建议,以提高调速器运行可靠性。5.1 改造方案

主配必须带分段关闭活塞;根据现有情况,主配已经带有一分段关闭活塞,而且现未起任何作用,机组本身另在事故配压阀后设有分段关闭装置,为改造提供了条件;

主配主体不做任何改动;改造工作比较容易实现;

控制回路中的比例阀、紧急停机阀、开停机电磁阀等不做改动,保持其原有的控制、遮断等功能;

付雪辉:浅谈长洲水利枢纽电站南瑞SAFR-2000型调速器的优缺点

在控制回路中加入2个换向阀,阀1为电磁换向阀,阀2为手动换向阀,这2个阀都带弹簧复位和操作手柄,在控制器故障时,可以操作这两个阀开启或关闭接力器,实现纯手动控制方式。

主配压阀增加自复中及纯手动功能方案如图1。阀1是一个两位三通阀,其油口分别接压力油、油箱和分段关闭腔。阀2也是两位三通阀,其油口

分别接压力油、控制油(比例阀出口)和控制腔。在机组正常运行时,这两个阀都处于图示位置,阀1常带电,分段关闭腔通过阀1接油箱,比例阀出口的控制油通过阀2接至控制腔,此时,分段关闭活塞被控制油压推向最左端,分段关闭活塞不起作用,而控制腔受比例阀控制,主配压阀的运行与未加这两个阀

时完全相同。

图1 FC阀增加自复中及纯手动功能示意图

一旦控制器故障或失电时,阀1的电磁铁也失电,压力油通过阀1通至分段关闭腔,推动分段关闭活塞向右运动,将主阀芯推至中位,接力器位置基本不动,从而实现自复中功能。

此时,可以操作阀1的手柄将分段关闭腔接通回油,主阀芯在恒压腔的油压作用下向左移动,接力器关闭。而一旦松开阀1的手柄,阀1复位,分段关闭腔接通压力油,推动主阀芯至中位,接力器动作停止。

若要手动开启接力器,可以操作阀2的手柄,控制腔接通压力油,推动主阀芯向右移动,接力器开启。而一旦松开阀2的手柄,阀2复位,控制腔通过比例阀接回油,主阀芯在恒压腔的油压作用下被推至中位,接力器动作停止。

控制器故障复位后,重新投入使用时,阀1电磁铁得电,分段关闭腔接通回油,另外,比例阀出口的控制油接至控制腔,此时主配压阀完全受控制器的控制。5.2 改造风险

此方案在原有的液压回路中,加入了2个两位三通换向阀,所以一旦这2个阀出现故障,可能会造

成电磁阀和接力器的误动或停机,但元件故障率比较低。综合考虑,本人认为南瑞调速器如此进行改造还是十分有必要的。

5.3 改造后的南瑞调速器运行中的优点

南瑞调速器经过上叙方案改造后,能体现出很多优点:

(1)提高运行中的可靠性:改造后的调速器,在伺服比例阀器故障或电源消失时,调速器能保持故障前的运行状态,维持开度或功率不变,保证机组的正常运行,避免了非停。

(2)便于运行人员分析故障:¹机组运行中调速器经常会出现抽动现象,因此我们必须判断是电气不平衡还是机械不平衡,根据不同的故障采取不同的措施,调速器增加纯手动功能后,可以将调速器切到纯手动控制,如抽动现象消息,则可判断是电气不平衡,反之,则有可能是机械不平衡;º开机过程中调速器出现拒动,可以通过纯手动操作来判断是机械故障还是电气故障;

(3)便于在大修后首次启动采用纯手动控制方式。

(下转第99页)

李文杏:长洲水利枢纽工程施工期防洪度汛

前,随着工程三期围堰即中江围堰的顺利拆除和中江实现泄流,标志着长洲水利枢纽三期导流方案的成功实施。2009年9月,随着2009年主汛期的结束,标志着长洲水利枢纽已成功接受5个汛期考验,成功抵御了几十次洪峰。5年来,长洲水利枢纽先后完成了双线船闸、外、内、中三江闸坝、外江厂房与

内江厂房的建设,15台机组中已有14台机组投产发电(最后一台计划10月份投产),在这场与洪水的顽强博弈中,取得了全面胜利。目前,长洲水利枢纽

已逐渐由建设期转入运营期,长洲枢纽的成功防汛经验具有重要的借鉴及推广意义。

FloodControlduringConstructionofChangzhouHydraulicComplex

LIWen-xing

(GuangxiChangzhouHydropowerDevelopmentCo.,Ltd,Wuzhou543002)

Abstract:Characteristics,measuresandcontingencyplanoffloodcontrolduringtheconstructionofChangzhouHydraulicComplexareintroducedforreferenceofwaterconservancyprojectstobebuiltnearcities.Keywords:floodcontrol;contingencyplan;over-standardflood;ChangzhouHydraulicComplex

(上接第91页)

靠性,可以避免伺服比例阀失电或故障,造成机组停机的非停现象,也为运行人员排查故障提供了便利;

能为长洲水利枢纽机组的安全运行增加一个有力的保障。

6 结语

南瑞调速器调节速度快,各项调节参数优良,但在伺服比例阀失电时会造成机组停机。通过增加纯手动方案改造后,可以进一步提高调速器的工作可

MeritsandDemeritsofNARISAFR-2000SpeedGovernoratChangzhouHydropowerStation

FUXue-hui

(GuangxiChangzhouHydropowerDevelopmentCo.,Ltd,Wuzhou543002)

Abstract:Thispaperpresentsmodeofoperation,meritsanddemeritsandmodificationschemeofNARIspeedgovernorusedatChangzhouHydropowerStation.Thespeedgovernorworksmorereliablyaftermodified,pre-ventingshutdownofunitduetopowerlossorfaultofservoproportionalvalveandfacilitatingoperatorstohandlethefault.

Keywords:speedgovernor;powerloss;modification;ChangzhouHydropowerStation

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/rdlm.html