浅述桃源水电站调速器系统及其运行方式

浅述桃源水电站调速器系统及其运行方式

石灿

（中国水电顾问集团电力运营技术有限公司桃源水力发电厂湖南桃源415700）

摘要：调速器作为水电站重要的二次设备，其作用是控制机组启动和停止，现实机组转速的稳定，为电网提供合格频率的电能，同时自动分配并列运行机组间的负荷。本文从桃源水电站调速器结构、液压系统工作原理、运行方式、运行维护注意事项进行了研究分析，便于运行维护人员了解桃源水电站调速器。

关键词：电液比例伺服阀、重锤关机装置、自动、手动

引言

桃源水电站为低水头径流式电站，装有9台20MW的灯泡贯流式机组，配有九台三峡能事达电气股份有限公司生产的双调节调速器，其型号为MGC4003PP-S150/63。按我国电力部门规定：电网额定频率为50HZ，大电网允许的偏差为+/-0.2HZ。对我国中小电网来说，系统负荷波动有时会达到总容量的5%~10%，而且即使是大的电网系统，其负荷波动也往往会达到总容量的2%~3%。电力系统负荷的变化，导致了系统频率的波动。因此，不断调节水轮发电机组的输出功率，维持机组的转速（频率）在额定转速（频率）的规定范围内，这就是调速器基本的调节任务.调速器作为水电站重要的二次设备，其作用是控制机制启动和停止，现实机组转速的稳定，为电网提供合格频率的电能，同时自动分配并列运行机组间的负荷。作为电站运行值班人员了解调速器结构及工作原理，熟练掌握调速器运行方式、操作方法至关重要。

1桃源水电站调速器系统结构及工作原理介绍

桃源水电站每台机组的调速器液压系统包括调速器回油箱1个，调速器油泵3台，压力油罐1个，导叶控制油路（过滤器2个，压差表2个，电液比例伺服阀2个，电液比例伺服阀主备用切换阀1个，导叶手动/自动切换阀1个，紧急停机电磁阀2个，手动控制阀1个，手动操作手柄1个，机械过速保护装置1个，分段关闭阀先导阀1个，分段关闭阀1个，重锤关机装置1个，重锤关机装置单向阀1个，主配压阀1个，接力器2个），液压锁定1个，导叶接力器2个，导叶开度反馈装置2个。桨叶控制油路（过滤器2个，压差表2个，电液比例伺服阀2个，电液比例伺服阀主备用切换阀1个，桨叶手动/自动切换阀1个，手动控制阀1个，手动操作手柄1个，主配压阀1个，受油器1个，桨叶操作油管开启腔1个，桨叶操作油管关闭腔1个，桨叶接力器1个，桨叶反馈装置1个）。

调速器油压装置中的压力油罐内三分之一的油，三分之二的气，油气比例为1:2,油罐内油压维持在5.8-6.3MPa，由PLC程序来控制三台油泵的启动和停止，压力油罐内油过过高，通过自动补气装置进行补气。由于空气可以压缩，能储存能量，而油不能压缩，当油位过高时，调节导叶开度时，压力油罐压力下降很快，调速器油泵会频繁启动，来维护压力油罐的压力，油泵的频繁启动影响电机寿命，故要求保证压力油罐内油气比例适当。

调速器压力油罐接有主供油管和辅助供油管，主供油管经过导叶过滤器进入电液比例伺服阀压力油口，电液比例伺服阀为三位四通阀，正常情况下比例伺服阀保持在中位，电磁铁失电。当接到开关机命令时，电磁阀线圈得电，通过比例电磁阀的得失电来控制进入导叶控制腔压力油的通断，压力油接通时，主配压阀阀芯下移，压力油接通开腔，关腔接通回油，实现开导叶的操作，控制腔压力油接通回油，主配压阀上移，压力接通关腔，开腔接通回油，实现关导叶的操作。

电液比例伺服阀配有2个，当主用比例伺服阀故障时，可切换到备用电液比例伺服阀。当需要进行手动操作操作时，将手/自动切换阀切至手动位置，断开了电液比例伺服阀对导叶的控制，完全由纯机械手动操作阀来控制导叶。

调速器配备了一个重锤关机装置，重锤关机装置在以下几种情况下动作，机组转速115%额定转速且调速器拒动；机组153%额定转速，机组电气过速保护动作；事故低油压；机组155%额定转速，机械过速保护动作。重锤关机装置的工作原理将接力器开腔的压力油直接接入回油箱，导叶在重锤自身的重力下被关闭，同时接力器关腔通过重锤关闭阀装置给关腔补油。

除了液压系统,调速器系统还配置了一个电气调节柜和一个机械操作箱,电气调节柜配置在机旁小时,机械操作箱设置在调速器回油箱上.电气调节柜有人机界面窗口,有AB两套调节器切换按钮,远方和现地切换把手,电手动和机手动之间的相互切换按钮,紧急停机按钮。

2桃源水电站调速器运行方式

桃源水电站调速器有三种运行方式，自动、电手动、机手动。正常运行情况下为自动运行方式，远方实现机组的启停，由远方控制电液比例伺服阀线圈的得失电来控制主配压阀控制腔压力油的通断以实现导叶开度的调节。

调速器特殊运行方式为电手动和机手动，手动开、停机在下列情况下采用（机组测速装置应正常）：

a、检修安装完成后根据需要第一次开机；

b、调速器不稳定；

c、调速器电气部分故障；

d、调速器电液转换器卡住或退出。

电手动时，为现地手动控制电液比例伺服阀线圈的得失电来控制主配压阀控制腔压力油的通断。机手动时，为现地纯机械手动控制主配压阀先导阀来控制主配压阀控制腔压力油的通断以实现导叶开度的调节。

桃源水电站调速器设置了三种停机方式,一种为通过电液比例阀正常停机,其次就是通过紧急停机电磁阀(两个阀冗余布置,设置在主配压阀旁边)直接切断主配压阀先导阀上腔压力油让主配关机腔接通压力油停机.最后就是事故配压阀(设置在30.8米层管子廊道分段关闭阀前方)接通开启腔压力油直接停机.三种停机方式分别对应的情况紧急程度不一样而不一样,除正常停机,还有事故停机,紧急事故停机,严重紧急事故停机三种。

桃源电站调速器为双调节调速器,即导叶和桨叶有协联关系,当导叶开到一定开度,桨叶会自动开到对应的开度,保住机组在最优工况下运行,震动最小,效率最高,每年的年度检修都要做无水调试检查协联情况,运行过程中曾经发生过桨叶主配处桨叶中位传感器故障导致溜负荷情况的发生,更好中位传感器后恢复正常。

3桃源水电站调速器运行要求

桃源水电站调速器投入运行前，应检查各参数设置是否满足调保计算要求，各阀门工作是否正常，主配有无明显抽动，液压锁定是否退出，反馈装置工作是否正常，压力油罐压力是否正常，导水机构工作是否正常，各信号灯指示是否正常,调速器电气柜无故障告警,各测速装置工作正常。

机组运行过程中，遇到紧急情况，如机组振动超规定，润滑油中断，机组过速，瓦温上升超规定等异常情况，如保护未动作都应按紧急停机按钮，让机组停机，防止事故发生。

调速器系统的油必须定期化验，检查其是否含有铜粉、铁屑等杂质，如有应立即更换并找出原因作相应处理。受油器浮动瓦间隙调整不当容易引起浮动瓦的磨损，从而产生铜粉，铜粉随着压力油的循环加速各阀门的磨损，形成恶性循环。运行人员可通过监视调速器油泵启停次数，来判断调速器系统漏油情况，找出漏油点并作相应处理。

4结语

调速器是水电站最重要的二次设备，它的稳定运行与否直接影响到电站乃至电网的正常运行，本文重点介绍桃源水电站双调节调速器工作原理，特点及运行注意事项，便于运行人员了解调速器液压系统的工作原理，日常操作方法。

参考文献

[1]浅论水电站调速器的运行[A].王卫明.2015年8月建筑科技与管理学术交流会论文集[C].2015.

[2]关于水电站调速器系统改造[J].袁成林.民营科技.2014(04).