调速器及油压装置运行规程

1、1.3 调速器及油压装置运行规程1 主题内容与适用范围本规程规定了白溪水库电站水轮机调速器及油压装置的运行规范、运行方式、运行操作、设备检查、 事故处理及相关试验等方面的内容。本规程适用于宁波市白溪水库水力发电厂。2 引用标准DL/T792 2001 水轮机调速器及油压装置运行规程GB/T9652.1 1997 水轮机调速器与油压装置技术条件数字调速器原理说明书、触摸屏操作说明书SLT-16Mpa系列全数字高油压组合式调速器机械液压系统说明书3 概述水轮机调速器是用以调节控制机组转速和负荷的自动调节装置，当机组事故或电力系统甩负荷时，起 紧急事故停机和快速关闭导叶、以抑制机组过速和稳定转速。水

2、轮机调速器是由实现水轮机调节及相应控 制的电气控制装置和机械执行机构组成的。3.1 各项技术参数白溪水库水力发电厂采用武汉三联水电控制设备有限公司生产的GSLT-5000-16MPa型全数字高油压组合式调速器。其各项性能指标参数如下：3.1.1 主要技术指标 额定输入电压： AC220V 1 0， DC1 1 0V 1 0； 调节规律：补偿 PID；整机平均无故障时间：25000小时； 测频方式：残压测频；暂态转差系数：bt = 0-200%（调整分辨率1%）;永态转差系数：bp= 0- 10%（调整分辨率1 %）; 积分时间常数：Td= 0-20S （调整分辨率1S）; 加速度时间常数：Tn

3、= 0 5S （调整分辨率0.1S）; 频率给定范围：FG= 45.0 55.0HZ （调整分辨率 0.01HZ ）; 频率人工范围： E= 0 0.5HZ （调整分辨率 0.01HZ）;功率死区范围：i = 0-5 % ;功率给定范围：P= 0- 100 % （以机组最大能发有功为额定值）3.1.2 调节性能指标 测频误差：w 0.00034 % ;静特性转速死区：ix V 0.04%最大非线性度&V 5% 空载频率摆动值：w 0.15 % （即w 0.075HZ）; 甩25%负荷接力器不动时间：w 0.2S ;甩100%负荷，过渡过程超过 3%额定转速的波峰数 N 2,调节时间TV 40S

4、3.1.3 其他技术参数 接力器容量： 50000NM工作油压：16MPa；压力罐容积:3X 80L;回油箱容积：1.5m3；调速轴转角: 45；接力器行程/ 容积: 210mm/4.9l ；接力器开关机时间： 215S；油泵功率：两台 5.5kW。3.2 性能特点3.2.1 综合性能 动、静态品质优异，所有性能指标均达到或优于国家标准； 自适应式开机规律，无需设置开机顶点，开机参数，对不同机组均能迅速安全地将机组开启至空 载，可适应不同水头下的自动开机； 空载自动跟踪电网频率，以及特有自动补偿 PID 调节规律，能使机组频率迅速达到同期要求； 具有区别于机械手动的电手动调节功能，方便调试；

5、负载智能式变结构 PID 调节规律，能使机组适应电网的各种恶劣变化。即负载实时监视电网波动 情况，能在电网发生变化时，自动选择最优调节规律反调节参数，保护机组安全，并使机组始终工作于最 佳状态； 完备的有功功率闭环调节功能，除常规功率闭环调节方式外（即采用开关量接口调节方式） ，还能 以串符通讯方式接受计算机监控系统给定有功设定值，自动接设定值进行有功功率闭环调节；采用PWM脉宽调制输出，取消了模拟量输出，最小脉宽v5mS 各运行工况可以任意切换无扰动。3.2.2 电气方面性能电气部分以可靠性极高的可编程控制器为核心，所有PLC本体的平均无故障运行时间 30万小时，且外围电路均采用进口元件（包

6、括按键、旋钮等）； 智能容错测频及自动识别大小网，频率测量精度高；多处理器并行工作，速度快。扫描周期w10mS最快可达到5 mS; 高抗干扰能力：所有 I/O 接口均采用光电隔离及软件过滤； 多种交互方式：能通过计算机键盘、编程器、电柜面板上的操作按钮等多种方式设置参数及进行 操作； 硬件布置采用积木式结构，使功能扩展极为简便，并易于检修； 采用交、直流双路电源供电，互为热备用，无扰切换； 交直流供电即使同时消失，液压执行机构自保持原状态； 具有自动容错功能：当机组带负荷运行，机频测量故障，发出报警信号，并保持故障前开度不变； 特有小电网调节规律，使小电网运行无需人员干预； 带有串行通讯接口，

7、兼容性好，可与各种计算机监控系统联接； 故障自诊断功能，调节器能实时监视自身组成模块，一旦发生故障，能立即诊断，并以数字状态显示指出故障部件；跟踪功能：电气部分可自动跟踪机械手动，机械手动切至自动或电手动时不需任何调整，为无扰切换。3.2.3 机械方面性能 机械液压随动系统采用全数字液压技术，标准液压元件组成，工作可靠。静态无油耗，主接力器 零位时无漂移； 采用高油压囊式蓄能器，不需另设压缩气系统进行充气和补气； 甩负荷时可进行分段关闭，减小水压对压力钢管冲击； 不断流双芯滤油，不锈钢折叠式滤网，寿命长、易保养； 机械液压系统零点自保持，免调校、免维护。4 调速器结构及其功能调速器系统主要由电

8、气部分， 电液随动系统和油压装置三部分构成。 结构型式为组合式 （接力器内置） 。4.1 电气部分4.1.1 供电电源及监视 采用交直流双电源互为备用的供电形式，交流电源采用隔离变压器隔离后输入到交流高频开关电源，直流电源输入直流高频开关电源，两开关电源的输出经二极管后并联，实现了真正的交直流双电源互为热备的 冗余结构，保证了电源的可靠性。调速器系统的控制及信号电源采用DC24V供电，调速柜及调速器控制柜内分别装设冗余的带滤波器及抗干扰装置的双电源变换模块 , 每个电源模块采用交 / 直流并列供电，两个电源模 块的输出经过隔离装置后汇接在一起形成直流小母线，分别向微机调速系统、转速探测和速度监

9、控系统及紧 急停机操作系统等提供相互独立的供电回路。外供的交流或直流电源之一消失时或俩套电源模块退出时，均 不影响调速系统正常工作。调速器控制柜内装设电压监视继电器，对输入、输出电源等进行监视，盘面装设相应的电源投入信号 指示等，并提供独立的电源投入（常开接点）、电源消失（常闭接点）监视信号。4.1.2 电气控制系统电气控制系统是以施耐德 MODICONSX系列的Momentum可编程控制器PLC的各项功能模块为核心硬件， 辅以智能彩色液晶显示触摸屏，测频模块，开关量输入、输出模块，通讯模块、底板总线以及继电器 等元件 ，组合而成的高可靠性工业控制装置。其系统设计特点是采用了补偿PID 调节方

10、式，具有控制结构自适应和参数自适应的调节功能，自动按工况改变运行参数、 PID 调节参数及整机放大系数，使 调速系统始终工作在较佳的工况点。 在控制上采用新型脉宽脉码调制 PWM技术及非线性脉宽调制分段控 制策略。实现了水轮发电机数字控制，并在各种工况下稳定运行。具有智能式操作和显示，提供了方便、准确、直观的人机界面。调速器内设有开机、停机、发电、调相、增减功率等操作回路，只需给调速 器相应的操作指令，调速器便能自动完成上述操作，简化了与水机自动操作回路的联系。4.2 电液随动系统电液随动系统主要包括带手动操作球座式电磁阀（数字球阀） 、液控换向阀、紧急停机电磁阀、快慢 分选阀、分段关闭阀以及

11、节流阀组成无明管、无杠杆、无钢丝绳、静态无油耗的机械液压执行系统。其主 要器件如下：4.2.1 球座式电磁阀（数字球阀）球座电磁阀是一种开关式液压控制元件，通过脉冲点信号来实现开启、截止两种状态的切换，来控制 液流方向和流量。 与普通伺服阀相比， 该阀无零位搭叠量， 切换时间短， 频率响应高， 并且可以手动操作。 检修更换也很方便。4.2.2 液控换向阀 液控换向阀由起先导控制作用的球座式电磁阀和控制主油路的液控主阀两部分组成。控制电气信号 （或人工手动）使先导电磁阀换向切换控制油路使液控换向阀换向。4.2.3 紧急停机电磁阀 紧急停机电磁阀为双向电磁阀，无需长期通电，直接控制液控换向阀的压力

12、油流使接力器紧急关闭。4.2.4 快慢分选阀 根据调节量的大小，由快慢分选阀断开或接通压力油来控制接力器的回油是否通过节流阀，从而达到 控制接力器动作速度的目的。4.2.5 分断关闭阀 在接力器关闭时，当导叶开度低于某个定值，通过控制分断关闭阀接通使接力器回油通过节流阀，由 此达到接力器关闭先快后慢的要求。4.2.6 节流阀 与快慢分选阀或分断关闭阀配合，使接力器回油通过节流阀，达到降低接力器动作速度的目的。4.3 油压装置 油压装置由回油箱、高压齿轮油泵、气囊式蓄能器、溢流阀、滤油器以及其他部件组成。4.3.1 回油箱 回油箱是储存无压力油的箱型容器，又是调速器的基座。侧面装有液位计，可以观

13、察油位高低。4.3.2 高压齿轮油泵齿轮油泵的主要特点是结构简单， 紧凑、重量轻，自吸力强，转速范围大， 对油污杂质的敏感性不高， 不易咬死，工作可靠。两组高压油泵，一组工作，一组热备用；运行中主用泵和备用泵可相互切换，增加 了油源可靠性。油泵的启停控制由机组PLC执行，油泵启停的整定值如下：停泵压力为：16.0MPa，启动主用泵压力为：14.0MPa,启动备用泵压力为：13.5MPa。压力超过16.5 MPa报压力过高，压力低于11.0 MPa 报压力过低。4.3.3 气囊式蓄能器调速器油压等级为16 Mpa采用标准的高压氮气蓄能罐作为油压装置的压力油罐，不需要配置自动补气装置或中间补气罐。

14、皮囊充氮气压力为 31.5MPa，长时间使用后氮气压力降为3MPa时，必须人为补充氮气。蓄能器主要作用如下：a）贮存能量，当系统瞬时需要大量压力油时，油蓄能器和油泵同时供油，故减少电机油泵的启动次数；b）缓和冲击，吸收脉动压力和冲击压力，使系统压力平衡。延长油泵；c）当停电故障，可以保证利用蓄能器的有效排量，开关一个全行程；4.3.4 溢流阀溢流阀在系统内作为安全阀使用， 安装在油泵出口处，其作用是当系统压力高于额定压力而油泵仍 在工作时，将油泵输出的高压油直接排入回油箱，调整阀内弹簧的预压量可整定其动作值。我厂调速器溢 流阀动作值为 16.3MPa。4.3.4 滤油器调速器配置油过滤装置双联

15、滤油器，过滤精度为20卩m该过滤装置能在正常运行中进行清洗。滤油器滤网为并联两组，互为备用，能自动切换；切换时不影响液压系统正常工作。采用不锈钢折叠式滤网， 强度高、过流面积大，便于运行中取出清扫，清扫不造成油路系统污染。5 调速器运行工况 调速系统有三种控制模式：远方自动、现地自动和现地手动（现地手动分为现地电手动和现地机械手 动），三种控制模式的优先级依次为：现地手动（机械手动、电手动）、现地自动和远方自动。自动运行、电手动和机械纯手动三种控制模式，任意切换方便可靠，三种控制模式完全无扰动地切换。当 电气部分发生故障时，可无扰动地切换至机械手动状态。5.1 自动运行工况自动运行分为远方自动

16、和现地自动两种工况。远方自动运行时，将调速器电控柜上“远方/ 现地”旋钮切至“远方”侧， “机手动 / 电动”旋钮切至“电动”侧。该模式下，调速器的锁定投拔，开机、停机令， 负载运行调速器开度控制都是通过机组PLC来实现。现地自动运行时，将调速器电控柜上“远方 /现地”旋钮切至“现地”侧， “机手动 / 电动”旋钮切至“电动”侧。该模式下，调速器会根据频率跟踪或频率给 定的设定功能让机组频率维持在要求范围。5.1.1 停机备用状态调速器自动运行运行时，在停机备用工况设置有停机联锁保护功能。停机联锁的动作条件: 无开机令、无油开关令、转速小于70%当停机联锁动作时调速器电气输出一个约1020%勺

17、最大关机信号到机械液压系统， 使接力器关闭腔始终保持压力油， 确保机组关闭。 当接力器的开度大于 5%（主令开关接点 ） ， 紧急停机电磁阀动作。5.1.2 自动开机过程机组处于停机等待工况，由中控室发开机令，调速器将接力器开启到1.5 倍空载位置，等待机组转速上升，如果这时机频断线，自动将开度关至最低空载开度位置。当机组转速上升到90%以上，调速器自动将开度回到空载位置（该空载位置随水头改变而改变 ），投入PID运算，进入空载循环，自动跟踪电网频率。 当网频故障或者孤立小电网运行，自动处于不跟踪状态，这时跟踪机内频率给定。5.1.3 空载运行工况 用线性插值法根据水头输入信号自动修改空载开度

18、给定值和负载出力限制，水头信号可自动输入或人为手动设置。调速器能控制机组在设定勺转速和空载下稳定运行。在自动控制方式下，调速器能控制机组 自动跟踪电网频率。当接受同期命令后，调速器应能快速进入同期控制方式。在空载运行方式下，导叶开 度限制稍大于空载开度。机组在空载运行时使机组频率按预先设定勺频差自动跟踪系统频率或自动跟踪频 率给定值（“频率给定”调整范围：45HZ55HZ）。可自动或人为选择频率跟踪或不跟踪的状态，更利于机组与电网同步，调速器根据网频和孤立电网来自动选择设置频率跟踪或不跟踪状态 （ 也可以人为手动设 置） 。它能控制机组发电机频率与电网频率（ 或频率给定 ） 相接近。5.1.4

19、 负载运行工况 在负载运行工况下调速器控制机组出力的大小，电气导叶开度限制位导叶的最大位置并接受电站计算 机监控系统的控制信号，有负载开度、频率两种调节模式。现地（机旁手动）或远方（手动或自动）有功调节能满足闭环控制和开环控制来调整负荷。现地 / 远 方具有互锁功能， 在远方方式下能够接受电站计算机监控系统发出的负荷增减调节命令， 具有脉宽调节 （ 调 速器开环控制 ） 、数字量、模拟量定值调节机组开度的功能。根据频率的变化以及开度的调整对频率引起 得变化作为判断大小电网的依据，自动改变运行模式：当在开度调节模式下，当判断为小电网或电网故障 自动切换到频率调节模式运行。当机组出口开关闭合而电网

20、频率连续上升变化超过整定值时 （ 整定值与用 户协商，缺省值 50.3Hz） ，可确定机组进入甩负荷或孤立电网工况，调速器自动切换到频率调节模式，迅 速将导叶压到空载开度，机组转速稳定在额定转速运行。5.1.5 自动停机主接力器在机组停机时有1015mm的压紧行程，机组在正常停机状态下由调速器输出相应信号，使主接力器的关腔保持压力油以保证机组的导叶全关。调速系统在接收停机令后（停机令必须保持到机组转 速小于 70以下）在下列情况下使机组停机：5.1.5.1 正常停机a）一般停机： 在电手动或自动运行工况能实现现地或远方操 作停机，断路器在零出力跳闸后，接受 停机令停机。b）停机连跳： 并网运行

21、时可接收停机令。当关至空载开度（并网瞬间值）或机组零出力时由监控系 统控制断路器跳闸后完全关闭导叶。当断路器末跳闸时，保持空载和零出力状态。5.1.5.2 紧急停机机组紧急停机时，外部系统下发紧急停机令或操作员手动操作紧急停机按钮时紧急停机电磁阀动作， 调速器以允许的最大速率（调保计算的关机时间）关闭导叶。机组在事故情况下可由外部回路快速、可靠 地动作紧急停机电磁阀，当紧急停机电磁阀动作后有位置接点输出至指示灯和上送计算机监控系统，并同 时由计算机监控系统启动紧急停机流程。5.2 手动运行工况手动运行分为电手动和机手动两种工况。电手动运行时，将调速器电控柜上“远方/ 现地”旋钮切至“现地”侧，

22、 “机手动 / 电动”旋钮切至“电动”侧，同时在触摸屏上将运行模式切至“电动”状态。该模 式下，导叶开度的调整可以通过调速器电控柜上“减少 / 增加”旋钮来实现。机手动运行时，将调速器电 控柜上“远方 /现地”旋钮切至“现地”侧，“机手动 / 电动”旋钮切至“机手动”侧。该模式下，只能通过按压电磁阀的阀芯来实现对调速器的操作。手动运行模式下，机组频率的调整也完全由人为操控。5.2.1 电手动运行工况电手动控制模式的增减导叶开度的精度（ 0.1 接力器全行程）高于机械手动。一般适用于检查、判 断和调整机械液压系统零位，校对导叶开度的零点和满度。当机组转速信号全部故障时，可人为启、停机组，增减负荷

23、；当系统甩负荷时，自动关到最小空载开度并接受紧急停机信号。5.2.2 机手动运行工况机械纯手动控制模式的增减导叶开度的精度( 0.3 接力器全行程)一般用于检验机械液压系统的动 作情况，适用于大修后第一次启动机组。当全厂供电电源消失后，可人为手动操作，启、停机组，增减负 荷；并接受紧急停机信号。6 正常状态及巡检维护6.1 正常状态6.1.1 电气状态a) 调速器电气控制柜，交流 220V输入开关KAC直流110V电源输入开关 KDC合上，自动化元件柜中 调速器交直流电源开关 QA7, Q7合上。b) 机旁动力柜调速器1、2号压油泵电源开关 QA6 QA7合上；自动化元件柜后调速器 1、2号压

24、油泵 控制电源开关 QA3 QA4合上。c) 自动化元件柜调速器 1、2 号压油泵自动 /手动切换开关 SAC1 1、 SAC1 2切“自动”位置。d) 正常运行时调速器电气控制柜上“远方 / 现地”旋钮切至“远方”位置， “机手动 /电动”旋钮切至 “电动”位置。6.1.2 机械状态a) 调速器蓄能器进油阀、出油阀处在全开位置。b) 调速器蓄能器放油阀处在全关位置。c) 调速器电接点压力表、压力变送器等压力表计表阀在全开位置。6.2 巡检维护6.2.1 巡检内容a) 调速器各表计信号灯指示正常，开关、旋钮位置正确，各电气元器件无过热、异味、断线等异常 现象。b) 电柜触摸显示屏所显示的各主要

25、参数，如机组频率，电网频率，导叶开度，调节参数等应在 正常合理范围内。所显示的运行状态应与实际状态相对应。c) 各电磁阀动作正常、无断线。d) 调速器各阀门、管路无渗漏，阀门位置正确。e) 调速器各杆件、传动机构工作正常，销轴及紧固件无松动或脱落。f) 调速器运行稳定，无异常抽动或振动现象。g) 滤油器压差应在规定的发围内。h) 油压装置油压、油位正常，油质合格，油温在允许范围内(1050 C)。i) 油泵运转正常，无异常振动、无过热现象。j) 蓄能器无漏油、漏气现象。6.2.2 定期维护a) 定期进行调速器自动、手动切换及紧急停机电磁阀动作试验，并检查相应动作情况及指示是否正 确。b) 定期

26、对滤油器进行切换、清洗。c) 对有关部位进行定期加油。d) 定期对油泵检查和手动启动试验。e) 定期对蓄能器进行检查。7 故障与事故处理7.1 基本要求7.1.1 在调速器及油压装置发生故障时，当班值长应发出必要指令，安排值班员进行处理，采取有效措施 遏制事故的发展，消除可能对人身和设备造成的危害，恢复设备的安全稳定运行，并及时将事故处理情况 向领导和技术部门汇报。7.1.2 在处理过程中，值班人员应坚守岗位，迅速正确地执行值长的命令。对重大突发事件，值班员可依 照有关规定先行处理，然后及时汇报。7.1.3 如果事故发生在交接班过程中，应停止交接班，所有人员在交班值长指挥下进行事故处理。事故处

27、 理告一段落，由交接双方值长商定是否进行 。7.1.4 事故处理完毕后，当班值长应如实记录事故发生的经过、现象和处理情况。事故处理中要注意保护 事故现场，未经主管部门或领导同意不得复归事故信号或任意改动现场设备，紧急情况除外(如危及人身 及设备安全时) 。7.2 故障处理7.2.1 自动开停机不成功a) 故障现象：机组未能按指令完成开停机全部流程，上位机发出“开停机未完成”信号。b) 处理方法：检查开停机流程情况，查找出故障点，若是自动化元器件拒动，可以手动帮助；若是 调速器故障，应设法查找故障位置，及时排除，必要时将调速器手动运行，用手动方式完成开停机操作， 并及时通知检修人员处理。在停机过

28、程中如果导叶已关闭， 但由于剪断销剪断或导叶漏水量过大， 造成机组转速未降到设定值时， 应考虑关闭进水口事故检修闸门。c) 以下几种故障易造成开停机不成功：开停机令传送故障；电源故障；开限拒动；电磁阀故障发卡； 锁定投拔故障；主令开关位置故障；开度传感器故障等。7.2.2 调速器抽动a) 故障现象：调速器接力器往复运动，触摸屏平衡指示摆动，机组有功(转速)随之变化。b) 处理方法：将调速器切手动运行或者停机，及时通知检修人员。c) 以下几种故障易造成调速器抽动：电源电压不稳定；反馈元器件性能劣化；插件接触不良；调节 器受干扰；阀体卡组等。7.2.3 调速器溜负荷a) 故障现象：在没有接到调整负

29、荷指令的情况下，机组负荷自行减少或增加。b) 处理方法：首先观察触摸屏平衡指示：如果平衡指示与溜负荷的方向不一致，例如机组负荷向下 溜但平衡指示偏向开启侧；或者机组负荷向上溜，而平衡指示偏向关闭侧，说明问题出在机械部分，大多 是由于机械零位偏移、阀体发卡所致，应及时通知检修人员处理。若平衡指示与溜负荷方向一致，说明问 题出在电气部分，可把调速器切手动运行，通知检修人员处理。7.2.4 机频故障a) 故障现象：上位机报调速器故障，调速器触摸屏报机频故障信号。b) 处理方法：开机过程中若发生故障应立即停机或改手动方式运行，密切注意机组转速，避免引起 过速事故。机组并网运行中发生机频故障时，调速器维

30、持导叶开度不变，可继续自动运行；若运行不稳定 应切至手动运行，并尽快查找原因处理。c) 以下几种故障易造成机频故障：机组测频回路熔丝熔断、测频回路断线或端子松动、测频元器件损坏。7.2.5 网频故障a) 故障现象：上位机报调速器故障，调速器触摸屏报网频故障信号。b) 处理方法：开机过程中若发生故障调速器自动由频率跟踪方式调整到频率给定方式运行。若不能 正常并网应将机组停机，并尽快查找原因处理。负载运行时网频故障不影响正常运行。c) 以下几种故障易造成机频故障：网频测频回路熔丝熔断、测频回路断线或端子松动、测频元器件 损坏。7.2.6 调速器电源故障a) 故障现象：上位机报调速器故障，调速器电控柜相应电源指示灯