dfs-150-40型机调速器在铜街子水电站轴流转桨式水轮发电机组中的运用

dfs-150-40型机调速器在铜街子水电站轴流转桨式水轮发电机组中的运用

1水轮发电机组投运后出现的故障dfst-150-4g.0微型驱动器主要用于中国大型水电工程厂的混合驱动器，但轴转流式多功能驱动器主要用于小型水电工程。它影响到导叶和叶桥的联合运行，控制过程是复杂的。铜街子水电站轴流转桨式水轮发电机组最早使用该型号调速器,在投运后的最初几年,经常发生诸如协联关系破坏、调速器参数变化等典型故障,引起调速器调节异常,导致机组蜗壳水流紊乱,常引起顶盖真空破坏阀动作,顶盖水位快速上涨,机组振动和摆度加剧,轴瓦温度升高,发电机定子定位螺栓松动,机架弹性支撑剪断以及机组过负荷和调相运行等异常工况。四川电网与华中电网联网后,对调速器的控制和调节提出了更高要求,调速器安全稳定运行成为我厂亟待解决的问题之一。2可靠性编程控制器DFST-150-4.0型微机调速器是一种具有比例、积分、微分(PID)调节规律的新型数字式转速及功率调节器,其微机调节器采用进口高可靠性可编程控制器(PLC),人机接口采用智能触摸显示控制单元(HMI)。伺服电机直线位移转换器接受微机调节器发出的电信号后,转换成机械位移来调整导叶开度和轮叶角度,从而改变进入水轮机的流量,控制水轮机发电机组的转速与出力。该调速器适用于大中型混流式、轴流和贯流式水轮发电机组的转速调节和功率调节,其在铜街子水电站轴流转桨式机组运用初期,控制逻辑和相关功能还存在一些问题,须进一步探讨和完善。3子电站轴流转桨式水轮发电机组改造存在的问题DFST-150-4.0型微机调速器在铜街子水电站轴流转桨式水轮发电机组运用过程中,其牵涉导叶、轮叶协联运行,控制过程复杂,控制逻辑和功能存在以下几方面的主要问题:(1)调节机组功率DFST-150-4.0型微机调速器在铜街子水电站轴流转桨式水轮发电机组运用初期,协联关系中“桨叶开度给定值跟踪导叶开度给定值”未考虑到轴流转桨式水轮发电机组在导叶的液压系统出现异常或分段关闭装置节流点位置发生偏移等特殊情况下导叶动作慢或根本不动,此时增负荷,机组现地控制单元LCU与调速器之间共同构成功率闭环调节,机组功率增加缓慢,而LCU的增负荷脉冲不断发送给调速器,会使调速器导叶给定值非常大。由于“桨叶开度给定值跟踪导叶开度给定值”,故桨叶开度给定值和实际值会变得相当大,从而导致机组协联关系严重破坏,引起机组出现甩负荷等异常工况。(2)桨叶实际开度+桨叶切机摆动控制DFST-150-4.0型微机调速器在铜街子水电站轴流转桨式水轮发电机组运用过程中,微机调速器逻辑中设定:在负载状态,当“桨叶实际开度与桨叶给定值偏差大于15%时,桨叶切机手动控制”。由于“桨叶开度给定值跟踪导叶开度给定值”,在导叶液压系统异常情况调整负荷时或正常情况下大幅调整负荷过程中,均可能产生导叶轮叶协联关系破坏情况,此时,将桨叶切机手动控制,而导叶仍按正常情况增加或减少,协联关系偏差将进一步增大,从而导致协联关系破坏情况恶化。(3)传感器输出电流无法进入调速器范围DFST-150-4.0型微机调速器在铜街子水电站轴流转桨式水轮发电机组运用过程中,对开度传感器故障判别过于简单,当传感器输出值超出4～20mA才判为故障;而传感器在卡阻过程中输出电流在4～20mA区间调速器仍按正常调节过程控制。同时,由于调节器对两套导叶传感器按“取大优先”逻辑进行控制,调速器在减负荷过程中会一直将导叶关至零开度,轮叶也关至零开度,如果此时开关处于合闸状态,机组将进入调相运行工况。(4)次强调调速器功能随着电力系统的扩大和自动化程度的提高,要求水轮机调节系统具有越来越多的自动操作和控制功能,特别是四川电网与华中电网联网后,要求水轮机调速器必须具备一次调频功能。铜街子水电站水轮机采用DFST-150-4.0型微机调速器控制,而一次调频是投运后新增加的功能,为满足一次调频功能的技术指标要求,将调速器的调节参数分成了一次调频参数和非一次调频参数两部分,由调速器根据工况的改变自动切换调节参数。但由于PLC程序设计不周,一次调频参数和非一次调频参数存在循环传递过程,导致调速器调节参数不能可靠切换,从而引起调速器参数发生异常变化,造成机组异常调节。(5)外部命令的影响一次调频动作期间,DFST-150-4.0型微机调速器会按一次调频方式动作,不响应外部命令,但此时会对外部命令进行记忆并累加,从而会造成一次调频频繁动作,经常出现集控中心远方调不动负荷的情况,但此时外部所给命令会由调速器自动记忆并累加,一次调频动作过程结束,调速器会按累加信号进行调节,进而引起负荷超调或过负荷,使机组产生异常工况。4dfst-150-4g.0微型驱动器对铜路电、铜路电的使用有改进措施针对铜街子水电站轴流流转桨式水轮发电机组调速器存在的主要问题,通过深入分析和探讨,最终采取的措施为:(1)联关系跟踪导叶行程实际值导叶给定值与导叶实际开度值偏差△Y>3%,协联关系跟踪导叶行程实际值;△Y<3%,协联关系跟踪导叶给定值。这样实施桨叶协联给定值与导叶实际开度值就不会发生大的偏差,协联状况明显改善。(2)协联关系破坏负载状态下,桨叶给定值与桨叶实际开度值偏差△Y>5%,闭锁导叶开启方向输出;△Y>15%,桨叶不切机手动,仅发出“协联关系破坏”告警信号,上送机组LCU。增加桨叶的双套冗余功能:当两套桨叶开度反馈偏差大于3%时,延时0.5s报警,桨叶切机手动运行。(3)导叶整体控制策略①导叶开度测量逻辑改进措施。a.正常情况时,采用A、B套传感器采样值中接近C套的传感器采样值作为导叶开度;b.A套或A、C套传感器断线及A套传感器卡阻时,采用B套传感器采样值作为导叶开度;c.B套或B、C套传感器断线及B套传感器卡阻时,采用A套传感器采样值作为导叶开度;d.C套传感器断线,采用A、B套传感器采样值中较大的采样值作为导叶开度;e.其它情况的传感器卡阻,均采用A、B套传感器采样值中接近C套的传感器采样值作为导叶开度。②导叶开度控制逻辑改进措施。a.单套(A或B或C)导叶传感器断线或卡阻时,导叶能开能关,不影响运行;b.A、C或B、C同时断线或卡阻时,导叶只关不开;c.A、B同时卡阻时,导叶只关不开;d.A、B传感器同时断线,导叶切机手动。③告警信号改进措施。A、B套导叶传感器断线均报“导叶反馈故障,行程超差”信号,C套导叶传感器断线报“水头反馈故障,行程超差”信号(注:C套导叶传感器信号经未使用的水头测量硬件通道);A、B、C套导叶传感器卡阻报“行程超差”信号。(4)循环传递参数修正根据实际运行经验,铜街子水电站PLC调速器程序达9000多步,故不宜对程序和程序结构作大的改动,否则会产生程序结构和程序本身不能预知的变化,从而引发更多的问题。鉴于此,为了极大地减少参数传递环节和过程,不再使用循环传递参数结构,按以下程序参数流向结构进行程序修改(图1)。①参数修改:将一次调频参数作成常数,平时不对其进行修改;对于非一次调频参数值,只有在非一次调频状态下确认后才由参数使用区传送至掉电保持区并长期保存。②参数保存:非一次调频参数值长期保存在掉电保持区。③参数切换:一次调频功能退出时从掉电保持区内读取非一次调频参数至参数使用区,一次调频功能投入时,将一次调频常数参数传至参数使用区,从而实现一次调频功能投退前后参数切换。(5)调速器调节异常为防止一次调频动作期间,一次调频命令与集控远方负荷调整命令累加干扰,集控远方调整不动负荷,引起调速器调节异常;同时,为防止调速器程序改动过程中引起其它故障,决定对调