调速器运行规程

调速器运行规程Q/MXSD10203.1-2006 1 主题内容与适用范围1.1 本规程规定了峡阳水电站发电机调速器的运行管理，操作维护及事故处理。1.2 本规程适用于峡阳水电站运行人员和生产管理人员对发电机调速器的运行管理，也可供有关检修、维护人员参考。1.3 下列人员应通晓本规程1.3.1 领导人员：生产副总经理、生产部门经理、副经理(经理助理)、专职技术人员。1.3.2 生产人员：值长、运行值班员、维护班人员。2 概 述21 性能特点2.1.1 GLTK调速器电气部分采用可编程序控制器（PLC），配以比例集成式电液随动装置及相应的油压装置，构成一个完整的电液调速器。 重锤关机控制装置和分段关闭装置采用了插装阀、行程阀、液控单向阀等标准液压元件。2.1.2 主要特点2.1.2.1 电气部分以可靠性极高的可编程序控制器为其硬件的主体，软件采用统一的时变参数控制策略，可适时辨识空载、并网和孤立运行等不同工况，可靠性高，稳定性好，带孤立负荷能力较强。2.1.2.2 具有残压测频，频率跟踪等功能，能快速并网。2.1.2.3 能够按转速、水位或给定负荷进行自动调节，具有数字协联及波动控制的功能。2.1.2.4 触摸显示屏能显示调速系统的运行状态和各主要参数，如机组频率，电网频率，导叶开度，桨叶开度，调节器输出，协联输出和调节器的诸参数，具有多种显示界面，能显示调速系统的动态过程数据。2.1.2.5 能以PLC专用通讯协议方式方便地实现与上位机的通讯。2.1.2.6 用电液比例阀直接控制主配压阀，结构简单，调整方便，可靠性高，耗油量小。2.1.2.7 电气故障时，可自动地保持机组故障前所带负荷，并切换为手动运行。2.1.2.8 油压装置有三台油泵，提高了供油的可靠性。两台大泵为大波动时的工作和备用油泵，一台小泵在稳定运行时补充正常耗油，以减少大泵的频繁起动和由此引起的噪声及厂用电波动。22 主要技术参数：2.2.1机械性能指标转速死区ix0.04静态特性线性度误差5桨叶协联装置不准确度ia1.5自动空载三分钟转速摆动相对值不超过1.5接力器不动时间Tq0.2秒分段关闭规律：100关至25所需时间为5.25S 100至全关所需时间为15S 桨叶全开、全关时间均为50S平均故障间隔时间不少于8000小时2.2.2 电气部分主要技术参数比例系数KP 0.520积分系数KI 0.0510(1/S) 微分系数KD 05秒永态转差系数bp 010频率人工失灵区E 01.0频率给定范围fG 50Hz5 Hz功率给定范围PG 0120水位给定范围HG 20电源：AC220V 200W DC220V 50W2.2.3 机械液压部分主要技术参数主配压阀名义直径 100mm工作油压 6.0MPa压力油罐容积 4.0m3滤油精度 20um3 系统工作原理31 自动调节3.1.1 闭环开机GLT-K调速器在整个开机过程中，测频信号一直接入，调速器系统始终处于闭环调节状态。开机时将频率给定值置于50HZ，机频与频给的差值通过PID运算和协联计算后，其输出信号带动电液随动装置，控制导叶和桨叶使机组开机，直至机频达到50HZ，便完成了闭环开机过程。在机组开机过程和空载运行中，调节器根据工况识别，自动将调节参数设置于空载参数，保证了机组并网前运行的稳定性。3.1.2 频率调节和频率跟踪3.1.2.1 频率调节当调速器的频率调节方式开关处于“不跟踪”时，自动空载工况下的调速器受频率给定值控制，调节器对机频与频给的差值进行PID运算和协联计算，其输出信号带动电液随动装置，控制导叶和桨叶，直至机组频率等于给定频率，从而实现了频率调节。频率给定值可通过触摸显示屏的增、减键进行整定，也可按上位机或自动准同期装置的指令增、减。3.1.2.2 频率跟踪当频率调节方式开关置于“跟踪”时，调速器自动将网频作为它的给定值。与频率调节一样，在调节过程中，机组频率将始终趋同于作为给定频率的网频，从而实现了机组频率自动跟踪电网频率的功能。3.1.3 功率调节机组并网前bp=0，并网后，频给自动整定为50HZ ； bp置整定值，实现有差调节；切除微分作用，并投入人工失灵区。这时，导叶开度按-1/bp的比例随着频差变化，并入统一电网的机组将按各自的bp值自动调整功率。当上位机或机旁的增、减给定按钮发出增、减负荷命令时，功率给定软件就相应改变功率给定值，功给信号一方面通过前馈回路直接叠加于积分输出值，一方面与积分输出值相比较，差值通过bp回路调整功率。由于前馈信号的作用，负荷增减较快。3.1.4 桨叶协联本调速器的桨叶控制采用数字协联，由可编程控制器采集水头与导叶接力器行程，按协联函数关系进行查表计算，计算值经数模转换变为电压信号，带动桨叶电液随动装置，使桨叶转角等于计算值，从而实现桨叶协联。当导叶开度等于零，或者转速低于52时，起动转角信号将使桨叶开至起动转角。32 手动操作与紧急停机3.2.1 GLT-K系列调速器的手动操作有两种方式：一种是电手动，另一种是机械手动。电手动是通过控制柜上的按钮对电液随动系统进行闭环手动操作，而机械手动是通过手动操作阀进行控制，只在调试工况下或电液比例阀故障时使用。调速器手动操作时，会有以下两种情况。一是仅导叶需手动而桨叶仍为自动工况；二是桨叶需手动操作或导叶、桨叶都需手动。下面仅就导叶手动情况予以说明。如果桨叶也需手动操作，可参照导叶手动操作进行，但应细心地交互操作，保持桨叶与导叶的协联关系。3.2.1.1 手动开停机当机组具备开机条件后，将控制柜上的导叶手自动切换按钮切换至手动位置，可通过按钮操作导叶至起动开度，待转速升至80%后，即反向操作按钮，使导叶关至空载开度附近，并根据机组转速细心调整导叶开度，使机组维持额定转速。如果要手动停机，则反向操作按钮，使导叶全关即可。3.2.1.2 手动增减负荷机组并网后，操作按钮使机组带上所要求的负荷，并根据需要进行增减。3.2.1.3 手动、自动切换电手动和自动互相切换可随时无条件、无扰动地进行。在自动运行时，无论何时需切换为电手动，只需按下手自动切按按钮，即可用按钮进行手动操作。在电手动运行时，如果监控系统有功调节有投入，应将其有功大小设置成与实际负荷相一致，此时可编程控制能自动采集导叶接力器开度，并使调节器的输出与其相等。因而可随时将手动运行切换为自动运行，接力器不会产生明显摆动。机械手动只在调试工况下或电液比例阀故障时使用，使用时应将比例阀至辅助接力器间的截止阀关闭。由机械手动切为电手动或自动时，应在平衡表为零的条件下打开上述截止阀。3.2.1.4 紧急停机无论在自动工况还是在手动工况，当机组过速或出现严重故障必须紧急停机时，紧急停机电磁阀均可在紧急停机信号作用下动作，实现紧急停机。4 机械液压部分41 电液随动装置各部件简介4.1.1 电液比例阀电液比例阀是由两个比例电磁铁推动的三位四通方向阀，其输出流量的大小，与输入比例电磁铁的电气控制信号成比例。与一般电液伺服阀相比，该阀具有体积小、电磁力大、可靠性高、抗油污能力强等优点。4.1.2 主配压阀主配压阀与传统的结构不同，其引导阀芯被可靠地固定于中位，不能上下运动。正常运行时，主配压阀的引导阀接通压力油。当通往辅助接力器上腔的控制油路被切断时，主配活塞必然与引导阀芯一样处于中位，以使其辅助接力器上腔的油压力与该活塞进油腔的差压力相平衡。当通往辅助接力器上腔的控制油路与排油接通时，主配活塞受其进油腔差压力的作用而向上偏离中位，使得辅助接力器上腔通过引导阀接通压力油。当进入辅助接力器上腔的压力油流量与排油流量相等时，主配活塞将稳定在中位上方的某一位置。显然，辅助接力器上腔的排油越大，使主配活塞稳定所需的压力油流量就越大，因而主配活塞偏离中位的距离也越大。如果控制油路又被切断，而辅助接力器上腔却仍与来自引导阀的压力油相通，由于辅助接力器上腔的工作面积大于主配活塞差压面积，因而主配活塞将在辅助接力器上腔油压力的作用下迅速回到中位，以使作用于它的油压力重新平衡。 同样，当辅助接力器上腔与压力油接通时，主配活塞将在辅助接力器上腔油压力作用下向下偏离中位, 辅助接力器上腔将通过引导阀接通排油。同样道理,主配活塞也会稳定在中位下方某一位置,且偏离距离与进入辅助接力器上腔的压力油流量成比例。一旦控制油路又被切断,主配活塞将在其进油腔差压力作用下重新回到中位。从原理上讲，由于辅助接力器在偏离中位时，与引导阀共同形成了与输入流量相反的流量负反馈，且流量负反馈的大小，在一定范围内与辅助接力器偏离中位的距离成比例，因而辅助接力器这一积分环节，由于流量负反馈的存在，便成为一个受输入流量控制的比例环节了。综上所述：主配活塞在控制油路正、负流量输入（即接通压力油或排油）的作用下将产生向下、向上的位移，其位移量与输入的流量在一定范围内成比例；一旦控制油路被切断，主配活塞将迅速复中。4.1.3 手动操作阀 调速器自动运行时，手动操作阀处于中位，辅助接力器上腔受电液比例阀正、负流量输出的控制。调速器在机械手动运行时，电液比例阀出口控制油被切断，这时，辅助接力器上腔将受手动操作阀正、负流量输出的控制。4.1.4 紧急停机电磁阀为了进行紧急停机，导叶控制部分的电液随动装置还设置了紧急停机电磁阀，正常运行时，压力油经过紧急停机电磁阀进入辅助接力器上腔和控制油路。在事故情况下，紧急停机电磁阀动作，使辅助接力器上腔接通排油，同时切断了控制油路的压力油源，使主配活塞快速上移，实现紧急停机。4.1.5 滤油器采用双联可切换滤油器，滤前滤后均装有压力表以监视滤芯堵塞情况，切换阀芯即可切换滤芯以便清洗。42 随动装置系统工作原理以导叶控制部分为例：压力油过滤后，经紧急停机电磁阀后一路进入主配引导阀，另一路进入电液比例阀和手动操作阀。正常运行时，紧急停机电磁阀为通路，主配引导阀接通压力油，电液比例阀直接与辅助接力器上腔相通。当电气控制信号为零时，电液比例阀阀芯在弹簧作用下复中，切断了通往辅助接力器上腔的油路，主配活塞准确地稳定于中位，主接力器也将稳定不动。当电液比例阀阀芯在电气控制信号的作用下运动一定距离，使辅助接力器上腔接通排油时，主配活塞将自动向上位移一定距离，主接力器向关机侧运动。主接力器在关机时，同时带动电气反馈装置，直到使电气控制信号回零，电液比例阀和主配活塞便随之复中，主接力器便停止运动。反之，如电液比例阀使辅助接力器上腔接通压力油，主接力器亦将向开机侧运动相应距离。这样，主接力器将按一定比例随动于电气控制信号，构成了电液随动装置。当电气控制部份发生故障时，调速器切至手动状态，辅助接力器上腔将受按钮或手动操作阀的控制，实现手动操作。当电液比例阀发生故障时，将控制油路上的截止阀关闭，实现机械手动操作。在事故情况下，紧急停机电磁阀动作，使辅助接力器上腔接通排油，同时切断了控制油路的压力油源，使主配活塞快速上移，实现紧急停机。桨叶控制部分没有紧急停机电磁阀，其系统工作原理与导叶控制部分基本相同。43 油压装置主要部件简介4.3.1 压力油罐压力油罐用于储存和供给压力油，在压力油罐内透平油约占油罐容积的三分之一，其余三分之二是压缩空气。4.3.2 调速器油箱调速器油箱由钢板焊接而成，是回油及漏油的汇集处。调速器油箱内有滤网架及滤网，将油箱分为污油区及净油区，两个双层滤网可分别清洗而不影响油压装置的正常工作。4.3.3大电机泵组大泵组使用的是螺杆泵，螺杆泵是利用互相啮合的三根螺杆来排送油液的转子泵。壳体、衬套和端盖组成油泵的泵体。衬套为三个平行互相连通的圆柱孔，衬套内装有一根特殊断面的主动螺杆及两根从动螺杆，互相配合并均匀地保持微小的间隙，使油泵分隔为压油腔与吸油腔。油泵电动机组固定在调速器油箱上，油泵的吸油腔通过吸油管与调速器油箱净油区联通，压油腔与阀组相联。螺杆泵运转平稳，且具有较高的效率。4.3.4 大阀组大阀组由单向阀、低压卸荷阀及安全阀（溢流阀）组成，串接在螺杆泵到压力油罐的油路上。该阀组在泵组起动时处于卸荷状态，转速接近额定值时，螺杆泵才通过阀组的单向阀将压力油送入压力油罐。当系统工作压力超过允许值时，阀组的安全阀自动打开，将油排入调速器油箱，防止油泵和压力油罐过压。4.3.5 小电机泵组小电机泵组固定在调速器油箱上，小泵使用的是外啮合齿轮泵。在油泵中，吸油区和排油区是由两个齿的齿轮的齿廓、壳体和侧盖板形成两个密封容积，齿轮转动时在吸油区附近的封闭容积变大，排油区的附近的封闭容积变小，使油泵能周期性吸排油。齿轮泵有结构简单，经济性好等优点。4.3.6 小阀组小阀组由单向阀和安全阀组成，齿轮泵通过单向阀将压力油送入压力油罐。当系统工作压力超过允许值时，阀组的安全阀自动打开，将油排入调速器油箱，防止油泵和压力油罐过压。44 油压装置的工作过程当电机驱动油泵高速旋转时，净油区的透平油经吸油管吸入吸油腔，获得能量后进入压油腔，经组合阀和截止阀进入压力油罐。当系统用油时，压力油罐内的压力油经截止阀送至调速器，工作后，回油排入污油区，经滤网过滤后再进入净油区，如此往复循环。压力油罐上的电接点压力表用来控制油泵的工作，光电开关用于监控压力油罐内油面情况，以便实现自动补气。45 分段关闭主要部件简介：4.5.1 分段关闭装置由行程阀组和分段关闭阀组两个部件构成，主要零件有一个插装阀、一个两位三通行程阀、一个液控单向阀、一个集成块、一个凸轮。行程阀安装在凸轮附近，插装阀和液控单向阀安装在集成块上，行程阀和集成块之间通过控制油管路相联接。4.5.2 插装阀 插装阀是整个装置的执行机构，它们的开启和关闭实现对接力器的控制。其特点是工作可靠、寿命长、通径大、压力损失小、抗油污能力强等。4.5.3 液控单向阀 液控单向阀的控制油管为6通径。先导控制油使液控单向阀前推或回缩，从而控制插装阀的通断。4.5.4 行程阀 是液控单向阀的先导级。采用标准液压元件，机械动作，弹簧复位；可利用凸轮来改变阀的工作状态。行程阀阀芯的工作行程为4mm。4.5.5 斜块 它能真实的反应接力器的行程，为行程阀提供一个准确的拐点，位置可调。46 分段关闭装置工作原理4.6.1 在第一段快速关闭的过程中，斜块作直线运动，行程阀在弹簧力作用下，使液控单向阀接通压力油向前顶开插装阀，可让接力器快速关闭。4.6.2当接力器运动到某一点，也就是斜块上的凸起点时，斜块将行程阀推到另一状态，使液控单向阀控制腔接排油，此时从接力器开机腔的油流使插装阀向关闭方向运动，油流便只能从插装阀的阀芯和液控单向阀顶杆所形成的缝隙中流过，从而形成节流，接力器开始减速关闭，关闭时间可以通过液控单向阀盖板上的调整螺栓进行调节。4.6.3开机时，从主配流出的压力油顶开插装阀的阀芯，形成一个大的通道，所以对开机速度没有影响。47 重锤关机主要部件简介4.7.1 重锤关机控制装置主要由一个单向阀、两个插装阀、一个液控单向阀、一个两位四通电磁换向阀、一个两位四通手动换向阀、一个集成块构成。除单向阀单独安装，其余各阀均安装在集成块上。4.7.2 单向阀它是用标准插装单元构成的，具有开启压力低、密封可靠的特点。4.7.3 插装阀选用了两个标准插装单元，在先导阀控制下组成了两位三通的滑阀机能。通过电磁阀、液控单向阀和手动换向阀控制它的开启和关闭，来实现对接力器的控制。其特点是工作可靠、寿命长、通径大、压力损失小、抗油污能力强等。4.7.4 液控单向阀本装置采用了小通径、板式液控单向阀，作为插装阀先导控制，以确保重锤关机可靠动作。4.7.5 两位四通电磁换向阀它是主要的先导控制元件，采用两个电压等级为DC220V的湿式电磁铁；带阀芯定位器，可固定滑阀位置。4.7.6 两位四通手动换向阀这是紧急先导控制元件，可在非常状况时由人为干预，直接控制插装阀，实现停机。带有阀芯定位器，可固定滑阀位置。48 重锤关机工作原理：4.8.1 重锤关机是机组最后一道保护措施，其控制装置必须安全可靠，而且还应具备应急的备用措施。因此，本装置在自动工况外，特设一种手动工况，供紧急情况时使用。现将几种情况分别介绍如下:4.8.1.1 工作情况下，压力控制油通过手动换向阀，电磁阀换向阀进入插装阀控制腔，插装阀关闭，切断了接力器开机腔和调速器油箱之间的油路，同时插装阀控制腔接排油，插装阀开启，打开主配通往接力器开机腔之间的油路，以实现调速器的正常控制。4.8.1.2 当需要重锤关机时，电磁阀关机侧电磁铁得电，压力控制油经电磁换向阀进入插装阀控制腔，插装阀关闭，切断主配通往接力器开机腔之间的油路，并使插装阀控制腔接排油，插装阀开启，接力器开机腔接回油；此时，若主配在关机侧，接力器关机腔通过主配与压力油相连，重锤关机装置和调速器联合作用关机；若此时主配在中位，在重锤的自重力作用下，接力器活塞向关闭方向运动，关机侧油路上的单向阀由于负压作用打开，无压油就充满接力器关机腔，实现了重锤关机；若此时主配在开机侧，在重锤的自重力作用下，接力器活塞向关闭方向运动，产生负压，无压油经主配直接充满接力器关机腔，完成重锤关机。第一段关机的速度可通过插装阀控制盖板上的调整螺栓进行调节。4.8.1.3 当需要重锤关机时，由于电源消失或电磁阀故障而导致电磁阀没有动作，此时必须人工干预。推动手动换向阀把手至关机状态，电磁换向阀接排油，压力油通过手动换向阀直接进入插装阀控制腔，使插装阀关闭，切断主配通往接力器开机腔之间的油路；同时打开液控单向阀，确保在任何状态下均能让接力器开机腔和回油之间可靠联通，使接力器关闭。4.9 辅助停机装置4.9.1 概述: 辅助停机装置是作为调速器系统重锤关闭导叶力矩不足的辅助停机机构4.9.2 辅助停机装置主要由电磁换向阀、油阀、液控单向阀、减压阀等构成4.9.3 当停机且导叶开度5%时，油压装置压力油进入接力器关机腔动作停机4.9.3.1 当导叶开度等于0%时,延时2秒后辅助停机装置恢复为正常状态.4.9.3.2 减压阀整定值整定为2.5Mpa，4.9.3.3 电接点压力表压力值4.0 Mpa时,发报警信号,4.9.4 运行检查：各阀位置正确，阀门及管路无漏油，压力表无指示4.9.5 手动停机时, 导叶开度5%时投入电磁换向阀动作停机,机组全停后手动退出电磁换向阀4.9.6 辅助停机装置如发现异常即关闭总进油阀，若辅助停机装置动作后机组仍无法停止则落下尾水闸门进行停机。5 电气部分调速器的电气控制部分，是以PLC的各项功能模块为核心硬件，辅以中文触模显示屏、接口功能板、比例阀控制板及电源等部分，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智能变结构、变参数的调节模式。并大网前为PID调节，并大网后为PI调节，根据工况辨识设置不同的调节参数，以确保各种工况下调节的稳定性和速动性。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。6 巡检及操作61 巡检项目6.1.1 电柜触摸显示屏所显示的各主要参数，如机组频率，电网频率，导叶开度，桨叶开度，调节器输出，协联输出和调节器的诸参数，应在正常范围内。所显示的运行状态应与实际状态相对应。6.1.2 调速器电柜、机柜各操作按钮良好，电源投入正常。6.1.3 调速器导叶、桨叶无抽动现象，平衡表指示为“0”。6.1.4 机柜内导桨叶滤网前后压差不大于0.3MPa。6.1.5压油泵运行中温度正常，无异声，打油正常。油泵电机温度正常，无异声，振动不过大。6.1.6 压油罐油压和油面正常，压力表指示正常，油位计等无漏油现象。6.1.7 调速器油箱油面正常，油位计无卡涩，动作正常。6.1.8各管路阀门和法兰结合面无漏油、漏气现象，各阀门位置正确，操作管路不发生剧烈震动现象。6.1.9 各电磁阀动作正常、无断线。62 运行操作6.2.1 调速器由自动切为机械手动，全关导叶、桨叶比例阀至辅助接力器间的截止阀，再根据负荷需要调整导叶、桨叶手动操作阀。6.2.2 调速器由机械手动切至自动，如果监控系统有功调节有投入，应将其有功大小设置成与实际负荷相一致，并调整机柜上的增、减把手，使机柜上的导叶、桨叶平衡表为零时，全开导叶、桨叶比例阀至辅助接力器间的截止阀即可。6.2.3 投入调速器“三分钟空载测频”功能6.2.3.1按电柜触摸屏；6.2.3.2选择“试验”菜单；6.2.3.3选择“空载摆动测试”；6.2.3.4进入后，按“开始”，显示“机频最大值”与“机频最小值”；6.2.3.5按“返回”，选择其他状态列表显示。6.2.3.6若由于某种原因，触摸屏退出运行，需重新输入口令，请输入“6912”后按“Ent”确认，然后按1至5步操作。7 典型事故及故障处理71 #机调速器事故低油压7.1.1 现象：中控语音报警音响，上位机显示“机组事故”， “#机调速器事故低油压”，机组负荷甩至零，出口开关跳闸，机组事故停机，压油罐油压降至4.5MPa以下。7.1.2 处理：7.1.2.1 监视机组停机刹车过程，自动动作不良时手动帮助。7.1.2.2 检查是否调速器油箱油位过低所至，若是即通知维护加油处理。7.1.2.3 若两台大油泵都在运行，应检查调速系统管路是否破裂跑油或调速器油压装置大量串油。7.1.2.4 若小油泵和两台大油泵均未启动，是否电源消失，空开跳闸所致，应设法恢复电源。7.1.2.5 若压油罐压力正常，则应检查保护是否误动。7.1.2.6 事故停机正常后应按下事故停机复归按钮复归事故停机电磁阀。72 压力油罐油位异常降低7.2.1 现象：中控语言报警响，上位机显示“#机压力油罐油位过低”， 并可能伴有“#机调速器压力油罐油压过低”， 现地#机压力油罐油位降至35cm以下。7.2.2 处理：7.2.2.1 检查充气装置是否有漏气现象，若有应立即打开压力油罐排气阀排压至油面正常后，全关压力油罐进气阀。7.2.2.2 检查#1#3压油泵运行是否正常，压力油罐油压是否降低。7.2.2.3 若是#1#3压油泵已在运行但不上油，应按打不上油处理。7.2.2.4 若是压力油罐油压降低，应检查导叶、浆叶及液压阀操作系统是否漏油、串油；压力油罐排油阀是否关严；油管路、阀