高油壓水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器液動(dòng)換向閥卡阻的改造方法

李忠湖

(浙江同濟(jì)科技職業(yè)學(xué)院，浙江杭州 311231)

0 引言

隨著可編程控制技術(shù)在水輪機(jī)調(diào)速器中的應(yīng)用，一種體積小、調(diào)速功率大、調(diào)節(jié)穩(wěn)定性好的高油壓水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器在各類中小型水輪發(fā)電機(jī)組中廣泛應(yīng)用.這種調(diào)速器多數(shù)采用數(shù)字閥式機(jī)械液壓隨動(dòng)系統(tǒng)，電氣采用先進(jìn)的可編程控制技術(shù)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，安裝布置方便，具有良好的調(diào)節(jié)品質(zhì)，適用于混流式、軸流式、貫流式水輪機(jī)的調(diào)節(jié)控制［6］.主要功能具有調(diào)速器自動(dòng)或手動(dòng)開(kāi)停機(jī)，自動(dòng)運(yùn)行時(shí)自動(dòng)增減負(fù)荷，無(wú)擾動(dòng)地實(shí)現(xiàn)調(diào)速器自動(dòng)與手動(dòng)運(yùn)行相互切換，實(shí)現(xiàn)機(jī)頻和網(wǎng)頻頻差快速調(diào)節(jié)和機(jī)組快速并網(wǎng)，并根據(jù)永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)和頻率給定值自動(dòng)調(diào)整機(jī)組的出力，可實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的通信聯(lián)絡(luò)，大大提高了水電站自動(dòng)化運(yùn)行水平.

1 高油壓水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器的特點(diǎn)

1.1 電氣部分

高油壓水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器電氣部分由可編程控制器和觸摸屏組成，中文顯示，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng).采用數(shù)字測(cè)頻及智能PID(比例-積分-微分)控制，穩(wěn)定性好，帶獨(dú)立負(fù)荷運(yùn)行調(diào)節(jié)品質(zhì)優(yōu)越.該調(diào)速器還具有在線自診斷，調(diào)速器電氣部分故障時(shí)自動(dòng)轉(zhuǎn)入手動(dòng)運(yùn)行功能［3］.

1.2 機(jī)械部分

當(dāng)負(fù)荷小波動(dòng)時(shí)，采用電液比例閥直接控制接力器，提高了調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性.當(dāng)負(fù)荷大波動(dòng)時(shí)，采用電磁球閥和液動(dòng)換向閥控制接力器，能迅速可靠地開(kāi)啟和關(guān)閉接力器，確保機(jī)組的運(yùn)行安全.控制閥采用集成塊組合成一體，結(jié)構(gòu)緊湊，標(biāo)準(zhǔn)化程度高.

1.3 油壓裝置

與傳統(tǒng)的調(diào)速器及油壓裝置相比，高油壓調(diào)速器具有顯著的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì):①采用比例電磁閥、高速開(kāi)關(guān)閥等現(xiàn)代電液控制技術(shù)，減少了液壓放大環(huán)節(jié)，結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，具有良好的速動(dòng)性和穩(wěn)定性.②采用囊式蓄能器蓄能，膠囊內(nèi)充氮?dú)馀c液壓不接觸，油質(zhì)不易劣化，膠囊密封性能好，長(zhǎng)期運(yùn)行一般不需補(bǔ)氣，電站省去了一套高壓氣系統(tǒng)，節(jié)省了經(jīng)濟(jì)和空間，減少了運(yùn)行與維護(hù).③工作油壓高，體積小，重量輕，用油量少，電站布置方便，液壓件生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、集成化程度高，質(zhì)量可靠［1］.

2 高油壓水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器液動(dòng)換向閥卡阻

2.1 液動(dòng)換向閥卡阻的原因及后果

高油壓水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器采用數(shù)字閥式機(jī)械液壓隨動(dòng)系統(tǒng)［1］，它與YT型調(diào)速器液壓系統(tǒng)相比，調(diào)節(jié)性能穩(wěn)定，可靠性高.因此，水電站基本不對(duì)微機(jī)調(diào)速器進(jìn)行大修，導(dǎo)致液動(dòng)換向閥生銹、拉毛、卡阻，液動(dòng)換向閥回復(fù)不到中間位置，輕則自動(dòng)調(diào)節(jié)失靈，重則嚴(yán)重危及機(jī)組運(yùn)行安全.特別是液動(dòng)換向閥卡阻，調(diào)速器無(wú)法緊急關(guān)機(jī)，此時(shí)進(jìn)水閥不能緊急停機(jī)聯(lián)動(dòng)，后果不堪設(shè)想.而YT型調(diào)速器設(shè)有一套全手動(dòng)操作裝置，應(yīng)急時(shí)可用全手動(dòng)操作機(jī)組關(guān)機(jī).

2.2 液動(dòng)換向閥卡阻改造方法

在液動(dòng)換向閥與接力器之間串接液動(dòng)換向閥3和緊停閥1，見(jiàn)圖1.壓力油經(jīng)過(guò)緊停閥左位通到液動(dòng)換向閥左腔，液動(dòng)換向閥右腔通過(guò)緊停閥接通排油，正常工作時(shí)液動(dòng)換向閥左位接通.當(dāng)液動(dòng)換向閥卡阻調(diào)速器不能關(guān)機(jī)，機(jī)組過(guò)速到(140%)進(jìn)水閥(蝴蝶閥)不能聯(lián)動(dòng)關(guān)閉時(shí)，此時(shí)緊停閥1勵(lì)磁，緊停閥閥芯左移，油路右位接通.壓力油接通液動(dòng)換向閥3右腔，左腔接通排油，液動(dòng)換向閥3閥芯左移，右位接通，接力器關(guān)機(jī)腔接通壓力油，開(kāi)機(jī)腔接通排油，接力器按緊急關(guān)閉時(shí)間關(guān)閉.緊停閥1過(guò)速動(dòng)作可根據(jù)電站實(shí)際情況整定.在液動(dòng)換向閥右腔裝設(shè)壓力信號(hào)器，當(dāng)緊停閥1勵(lì)磁時(shí)，液動(dòng)換向閥右腔接通壓力油，壓力信號(hào)器發(fā)出緊急停機(jī)后備保護(hù)裝置動(dòng)作信號(hào)，并將信號(hào)傳給上位機(jī).

圖1 改造后的高油壓水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器原理圖

3 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)上述改造后的高油壓水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器增設(shè)了一套緊急停機(jī)后備保護(hù)裝置，遇到液動(dòng)換向閥卡阻，失去關(guān)機(jī)控制時(shí)，緊急停機(jī)后備保護(hù)裝置動(dòng)作起到了可靠的機(jī)組過(guò)速安全保護(hù)作用，確保了水電站機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行安全.

［1］魏守平.水輪機(jī)控制工程［M］.武漢:華中科技大學(xué)出版社，2005.

［2］程遠(yuǎn)楚，張江濱.水輪機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)［M］.北京:中國(guó)水利水電子學(xué)出版社，2010.

［3］沈祖詒.水輪機(jī)調(diào)節(jié)［M］.北京:水利水電出版社，1998.

［4］符林芳，李穩(wěn)賢.液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)［M］.北京:北京理工大學(xué)出版社，2010.

［5］曹樹(shù)平，劉銀水.電液控制技術(shù)［M］.武漢:華中科技大學(xué)，2010.

［6］富丹華，呂建平，徐 偉.水輪發(fā)電機(jī)及輔助設(shè)備運(yùn)行與維修［M］.南京:河海大學(xué)出版社，2005.