亭子口水電站機組負荷異常波動原因分析及處理

(嘉陵江亭子口水利水電開發(fā)有限公司，四川 蒼溪，628400)

亭子口水電站機組負荷異常波動原因分析及處理

丘書通

(嘉陵江亭子口水利水電開發(fā)有限公司，四川 蒼溪，628400)

對亭子口水電站機組在小負荷運行調(diào)節(jié)過程中，存在的小負荷異常波動現(xiàn)象，進行多角度的原因分析及采取相應的處理措施，使機組小負荷波動異?，F(xiàn)象問題得到解決，保證了機組的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行。

亭子口水電站 調(diào)速器系統(tǒng) 小負荷異常波動 原因分析 處理措施

1 亭子口水電站機組概況

亭子口水電站混流式機組，裝機容量4×275MW。機組調(diào)速器系統(tǒng)采用能事達公司MGC4000型高性能雙微機調(diào)節(jié)器作為控制核心，A套調(diào)節(jié)器控制伺服電機，B套調(diào)節(jié)器控制比例伺服閥，自動方式下動作主配壓閥實現(xiàn)導葉開度調(diào)節(jié)。

監(jiān)控系統(tǒng)采用南京南瑞公司NC2000型全分布開放式系統(tǒng)，對機組功率(有功、無功)調(diào)節(jié)方式為脈沖調(diào)節(jié)方式，通過現(xiàn)地LCU控制單元PLC程序中的PID計算，將結果以脈沖形式經(jīng)由繼電器開出給調(diào)速系統(tǒng)(調(diào)節(jié)有功)或勵磁系統(tǒng)(調(diào)節(jié)無功)，實現(xiàn)對機組有、無功的閉環(huán)調(diào)節(jié)。機組調(diào)速器系統(tǒng)在開機過程中采用頻率模式，自動跟蹤調(diào)節(jié)頻率的穩(wěn)定。并網(wǎng)后采用開度模式，根據(jù)監(jiān)控下發(fā)調(diào)節(jié)指令相互配合進行負荷調(diào)節(jié)。機組在小負荷運行調(diào)節(jié)過程中，常存在頻繁的負荷波動現(xiàn)象，致使調(diào)速系統(tǒng)出現(xiàn)負荷調(diào)節(jié)頻繁、變動幅度過大、速率過快等情況，加上機組振動區(qū)運行工況的限制，這嚴重影響機組的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行。

2 機組負荷異常波動的現(xiàn)象

圖1 負荷調(diào)整后出現(xiàn)的異常波動

(1)事件一：2014年03月20日，電廠3號機組根據(jù)調(diào)度要求有功負荷設定200MW時，機組有功在190MW～210MW之間出現(xiàn)異常波動，導葉開度在71%～77%之間頻繁波動，隨后將有功設定降至0，負荷在0～10MW之間再次出現(xiàn)波動，調(diào)速器壓油泵頻繁啟停，約3min一次。將調(diào)速器由A套切至B套運行，機組有功負荷及導葉開度逐步穩(wěn)定，但主配仍頻繁小幅抽動。再由B套切回A套運行，觀察15min，機組有功及導葉開度未再發(fā)生大幅波動。

(2)事件二：2014年5月4日，電廠4號機組根據(jù)調(diào)度要求負荷由225MW減至200MW時，機組有功隨后出現(xiàn)較大幅度波動，運行人員將調(diào)速器由A套切至B套自動，導葉突增至99.7%，再切至A套自動，手動將負荷降至200MW，恢復正常。電廠1號至4號機組后期陸續(xù)分別在20MW～50MW、180MW～200MW、220MW～250MW等不同工況下運行時，存在有功功率都發(fā)生小幅波動，調(diào)速器頻繁調(diào)節(jié)等現(xiàn)象，運行人員現(xiàn)地將機組調(diào)速器切至手動模式，再切回自動模式后上述波動現(xiàn)象消失，負荷趨于穩(wěn)定。

3 機組負荷異常波動的原因分析

3.1 微機調(diào)速器的調(diào)節(jié)及構成原理等方面的原因

從微機調(diào)速器的調(diào)節(jié)及構成原理等各方面分析引起小負荷波動的原因可能包括：

(1)調(diào)速器PLC內(nèi)部程序邏輯錯誤與調(diào)速器配套的導葉位移傳感器、主配中位反饋傳感器等本身穩(wěn)定性不好或外部干擾信號等均能引起機組負荷的較大幅度波動；

(2)由于不同水頭對應不同的空載開度，但調(diào)速器觸摸屏上不同水頭對應的空載開度設置參數(shù)存在較大偏差，超出允許存在偏差±2%的范圍，致使機組調(diào)節(jié)過程中出現(xiàn)超調(diào)越限；

(3)調(diào)速器由A套切至B套運行，有功調(diào)節(jié)雖平滑，但主配壓閥仍有小幅抽動現(xiàn)象，可能為比例閥控制死區(qū)設置較小，靈敏度較高，造成主配有小幅抽動；

(4)調(diào)速器有功PID控制參數(shù)(kp+ki+kd)設置不正確，可能會導致配壓閥有小幅抽動現(xiàn)象,接力器往復抽動，引起的有功調(diào)節(jié)動作頻繁；

(5)主配壓閥、比例伺服閥(或伺服電機)等元件控制油路存在卡阻現(xiàn)象，調(diào)速器的供排油管路內(nèi)的油質(zhì)劣化或存在空氣等，均會造成調(diào)速器的機械執(zhí)行和反饋元件的異常，致使主配發(fā)生抽動、卡阻現(xiàn)象。

(6)控制模塊異常、零點漂移，電液轉換器死區(qū)等，也會造成控制輸出部分有異常，致使主配發(fā)生抽動、卡阻現(xiàn)象。

3.2 監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)節(jié)及控制邏輯原理等方面的原因

從監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)節(jié)及控制邏輯原理等方面分析引起小負荷波動的原因可能包括：

(1)監(jiān)控系統(tǒng)和調(diào)速器系統(tǒng)有功PID調(diào)節(jié)速率匹配不一致，存在超調(diào)現(xiàn)象；

(2)機組監(jiān)控LCU有功調(diào)節(jié)周期較長，監(jiān)控系統(tǒng)至調(diào)速器系統(tǒng)有功PID調(diào)節(jié)的響應比偏小,在調(diào)節(jié)周期內(nèi)，頻繁發(fā)令，造成負荷波動；

(3)監(jiān)控有功PID調(diào)節(jié)脈寬死區(qū)設置較小，功率給定和當前有功功率反饋的差值較大，致使監(jiān)控系統(tǒng)下令頻繁調(diào)節(jié)，造成有功負荷的波動。

4 機組負荷異常波動處理措施

針對機組負荷異常波動問題原因分析，為解決機組由于小負荷頻繁波動現(xiàn)象及不合格電量的產(chǎn)生。我廠專業(yè)班組通過制定相關檢查方案以及負荷調(diào)整試驗，開展以下技術改造處理應對：

(1)縮短機組監(jiān)控LCU有功調(diào)節(jié)周期，強化監(jiān)控系統(tǒng)至調(diào)速器系統(tǒng)有功PID調(diào)節(jié)的響應比；

(2)修改調(diào)速器PLC內(nèi)PID預置參數(shù)，減小調(diào)速器增減導葉開度速率，提高機組導葉開度調(diào)節(jié)穩(wěn)定性能；

(3)優(yōu)化升級監(jiān)控和調(diào)速系統(tǒng)內(nèi)部PLC程序、PID參數(shù)設定，調(diào)節(jié)速率性能；

(4)做好電量營銷，優(yōu)化日負荷曲線，盡量減少小負荷工況下的長時間運行；

(5)對新投運或大修后的機組，需對調(diào)速器系統(tǒng)的機械執(zhí)行元件進行排氣、更換新油，防止因系統(tǒng)油管路內(nèi)存在空氣或油質(zhì)劣化，發(fā)生的抽動和振動等現(xiàn)象，而造成機組負荷調(diào)節(jié)過程中出現(xiàn)異常波動。

5 結語

機組在小負荷調(diào)節(jié)過程中，頻繁的負荷波動，嚴重影響了機組的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行，輕則對機組的各部元件因負荷頻繁調(diào)節(jié)造成元件過熱老化損耗或燒毀，重則因頻繁的負荷波動產(chǎn)生大量的不合格考核電量，造成企業(yè)嚴重的經(jīng)濟損失。筆者通過列舉亭子口電廠歷年發(fā)生的機組負荷異常波動現(xiàn)象，針對負荷調(diào)節(jié)頻繁、變動幅度過大、PID速率過快等情況，從調(diào)速器與監(jiān)控系統(tǒng)的調(diào)節(jié)及控制原理，進行多角度的原因分析及采取相應的處理措施，結合亭子口電廠相關技術改造，使機組小負荷波動異?，F(xiàn)象問題得到解決，保證了機組的安全穩(wěn)定、經(jīng)濟、運行。

〔1〕李宏博．亭子口水電站調(diào)速器負荷波動分析與處理[J]．四川水利，2015(6)：22-23.

TV737

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2095-1809(2017)06-0014-02

丘書通(1989.06-)，男，廣西陸川縣人，本科，助理電自工程師，從事水輪發(fā)電機組運行值班工作。