论文部分内容阅读
摘 要：MGC4000系列水轮机调速器是精品型双微机系列通用调速器，调速器由电气和机械两部分组成。MGC4000系列调速器，采用了高性能双微机调节器作为控制核心，搭配可靠性高的执行元件和最先进的主配压阀，具有测频精度高、响应速度快、静态耗油量低和安装维护简便等特点。
关键词：调速器；更新改造
中图分类号：TV734.4 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）26-0080-02
1 SAFR-2000型水轮机调速器存在的问题
（1）调速器电气部分相关的备件厂家已不再生产，发生故障时无备品可以更换。
（2）调速器在机组运行中发生A套主机故障时，不能保证自动地切换到B套为主机，反应不够灵敏。
（3）调速器的电液伺服阀时常发生线圈发卡，开焊，环喷装置不工作等问题。
2 KZT-150型机械液压调速器存在的问题
（1）采用环喷式电液转换器静态耗油量大，造成油压装置压油泵启动频繁，油泵损耗大。
（2）调速器手/自动切换有扰动，调速器静特性，转速死区，速动性和稳定性差。
（3）调速器的反馈系统复杂，主要有安装于接力器上的旋转变压器，反馈钢丝绳以及反馈重锤等。
（4）调速器多次发生调速系统的反馈钢丝绳折断，造成反馈重锤落地的严重缺陷。直接后果是：
当调速器在手动状态下运行时，反馈系统失灵，水轮机导叶达到全开的状态；造成机组飞逸事故的发生。
（5）调速器的结构复杂，检修、维护工作量大。由于调速器存在许多问题，必然给机组的安全运行带来极大的隐患。因此，为了避免类似问题的发生，需要对调速系统更新改造，彻底解决这些问题。
3 MGC4000系列水轮机调速器
MGC4000系列调速器，是长江三峡能事达电气股份有限公司生产的。电气部分由控制柜及外部传感元件组成。控制柜包括用于自动调节的双冗余微机调节器（微机调节器Ⅰ、Ⅱ）、彩色液晶显示器、交直流电源、转速检测装置、按钮、指示灯、测量显示仪表及接线端子。
调速器机械液压系统由：双精滤油器（301LP）、主配压阀（301DV）、电机直线位移转（301ET）、紧急停机电磁阀（303EV）、比例伺服阀（301PV）、手/自动切换阀（301EV）等元件组成。
（1）调速器取消了环喷式电液伺服阀，采用比例伺服阀（301PV）、静态耗油量大大降低（1.1L/min），压油装置压油泵启动次数大大减少。
（2）由于机调部分的油管路都集成在一个集成块内，减少了渗漏点，有利于运行维护工作。
（3）调速器操作方简便，安全、平稳可靠，当调速器处于导叶机手动运行时，通过操作机调柜内的操作杆即可实现开、关导叶，实现开停机及负荷调整等工作。
（4）比例阀控制。在自动或电手动工况下，微机调节器给比例伺服阀（301PV）提供电气信号，比例伺服阀（301PV）的阀芯换位，输出压力信号油。当来自于比例伺服阀（301PV）的压力信号油进入主配压阀（301DV）的控制腔时，主配压阀（301DV）的主活塞向下运动打开开机腔的窗口，接力器向开机方向运动。主配压阀（301DV）内部的直线位移传感器，将主活塞的位移反馈至比例伺服阀（301PV），这时接力器继续开启。同时，接力器的传感器也将接力器的实际开度值，反馈至比例伺服阀（301PV），当接力器运动至设定值时，主配压阀（301DV）的活塞回归中位，接力器停止在设定开度；同理，当主配压阀（301DV）控制腔的油，通过比例伺服阀（301PV）通回油时，主活塞向上运动打开关机腔的窗口，接力器向关机方向运动，运动至预定开度时，传感器反馈信号，使比例伺服阀（301PV）及主配压阀（301DV）的活塞都回中位，接力器停止运动，保持在某个开度。
（5）MGC4000系列调速器机械部分原理框图。
如液压系统原理图所示，来自于供油装置的主压力油，分为两路，一路为操作油，进入主配压阀（301DV）的压力腔，以及主配压阀（301DV）的恒压腔；一路经过双精油滤器（301LP）输出控制用油。
进入主配压阀（301DV）活塞恒压腔的压力油，始终具有推动主活塞向关闭方向运动的力。经过双精滤油器（301LP）的洁净油，一路依次经过比例伺服阀（301PV）、手/自动切换阀（301EV）、紧急停机电磁阀（303EV）到主配压阀（301DV）的控制腔。另一路经过引导阀、手/自动切换阀（301EV）、紧急停机电磁阀（303EV）到主配压阀（301DV）的控制腔。
（6）紧急停机电磁阀设置在最靠近主配压阀（301DV）控制腔的位置，给紧急停机电磁阀发出停机信号，阀芯换位，此时比例伺服阀（301PV）或引导阀的控制油被切断，同时主配压阀（301DV）的控制腔通回油，接力器迅速关机。调速器恢复运行时，必须使紧急停机电磁阀复归。紧急停机阀（303EV）复归后，接力器应保持在全关位。
4 调速器电气原理概述
4.1 调速器供电
采用AC220V和DC220V共同供电的方式保证可靠性，电源经过整形和隔离滤波后送至开关电源，整合成DC24V供柜内自动化元件使用。散热、除湿、照明和辅助电源采用交流220V。
4.2 频率信号采集调速器用频率信号来源有三路信号
①取自与机组大轴同步转动的齿盘测速装置；②取自机端PT；③取自系统PT。
4.3 模拟量采集调
速器使用的水头、导叶开度等模拟量信号以4～20mA或0～10V的形式直接送至控制器的模拟量输入模块，经过AD转换之后作为控制参量。
4.4 离散量采集
调速器接收的开机、停机、增速、降速等操作命令经过光隔离之后进入控制器的开关量输入模块，经过转换之后作为控制指令。
4.5 模拟量输出
调速器内部使用的参量，经过DA转换后通过模拟量输出模块，送至面板上的表计显示或者其它设备，以表示调速器当前的状态。
4.6 离散量输出
调速器需要输出的信号，经过控制器离散量输出模块，送至输出功能板，驱动外围的指示灯或电磁阀等完成信号输出。
4.7 执行机构控制
调速器的执行机构为电-液/电-机转换器，控制器输出特定的信号至这些器件，以驱动主配压阀，操作接力器开关。
5 电调柜面板控制说明
（1）MGC系列调速器的工作方式分为三种：即水轮机叶机手动、导叶电手动和导叶自动三种工作方式。
（2）當水轮机叶机手动时，通过操作机调柜内的操作杆即可实现开、关导叶，实现开停机及负荷调整等工作。
（3）当水轮机叶电手动时，通过操作机调柜上的增加/减少旋钮，即可实现开、关导叶。每次增加/减少的导叶开度数为0.3个开度，可以实现平稳开关导叶，实现无波动操作。
（4）当水轮机叶自动时，通过远方操作增加/减少旋钮现开、关导叶，从而实现机组增减负荷的调整。
（5）MGC系列调速器的最大优点是当调速器处于自动运行的状态下，发生电气部分全部失去电源时，电调内部的数据不会完全消失，自动保存原来的数据。
（6）当调速器发生严重的故障时，电调部分会自动地由A套主用切换到B套作为主用，同时发生故障的A套会自动地切换到导叶机手动，从而避免了两套同时发生故障时，机组出现溜负荷的情况。
6 结束语
MGC4000系列水轮机调速器是一种依靠于比例伺服阀实现精确控制的调速液压系统，其结构简单，操作安全、稳定、可靠。与电气柜的配合适当，适用于大中型水轮机的自动控制与调节。
参考文献
[1]长江三峡能事达电气股份有限公司.MGC4000系列调速器用户手册.2013（7）.
[2]白山发电厂设备图纸方案等.
收稿日期：2018-8-6
关键词：调速器；更新改造
中图分类号：TV734.4 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）26-0080-02
1 SAFR-2000型水轮机调速器存在的问题
（1）调速器电气部分相关的备件厂家已不再生产，发生故障时无备品可以更换。
（2）调速器在机组运行中发生A套主机故障时，不能保证自动地切换到B套为主机，反应不够灵敏。
（3）调速器的电液伺服阀时常发生线圈发卡，开焊，环喷装置不工作等问题。
2 KZT-150型机械液压调速器存在的问题
（1）采用环喷式电液转换器静态耗油量大，造成油压装置压油泵启动频繁，油泵损耗大。
（2）调速器手/自动切换有扰动，调速器静特性，转速死区，速动性和稳定性差。
（3）调速器的反馈系统复杂，主要有安装于接力器上的旋转变压器，反馈钢丝绳以及反馈重锤等。
（4）调速器多次发生调速系统的反馈钢丝绳折断，造成反馈重锤落地的严重缺陷。直接后果是：
当调速器在手动状态下运行时，反馈系统失灵，水轮机导叶达到全开的状态；造成机组飞逸事故的发生。
（5）调速器的结构复杂，检修、维护工作量大。由于调速器存在许多问题，必然给机组的安全运行带来极大的隐患。因此，为了避免类似问题的发生，需要对调速系统更新改造，彻底解决这些问题。
3 MGC4000系列水轮机调速器
MGC4000系列调速器，是长江三峡能事达电气股份有限公司生产的。电气部分由控制柜及外部传感元件组成。控制柜包括用于自动调节的双冗余微机调节器（微机调节器Ⅰ、Ⅱ）、彩色液晶显示器、交直流电源、转速检测装置、按钮、指示灯、测量显示仪表及接线端子。
调速器机械液压系统由：双精滤油器（301LP）、主配压阀（301DV）、电机直线位移转（301ET）、紧急停机电磁阀（303EV）、比例伺服阀（301PV）、手/自动切换阀（301EV）等元件组成。
（1）调速器取消了环喷式电液伺服阀，采用比例伺服阀（301PV）、静态耗油量大大降低（1.1L/min），压油装置压油泵启动次数大大减少。
（2）由于机调部分的油管路都集成在一个集成块内，减少了渗漏点，有利于运行维护工作。
（3）调速器操作方简便，安全、平稳可靠，当调速器处于导叶机手动运行时，通过操作机调柜内的操作杆即可实现开、关导叶，实现开停机及负荷调整等工作。
（4）比例阀控制。在自动或电手动工况下，微机调节器给比例伺服阀（301PV）提供电气信号，比例伺服阀（301PV）的阀芯换位，输出压力信号油。当来自于比例伺服阀（301PV）的压力信号油进入主配压阀（301DV）的控制腔时，主配压阀（301DV）的主活塞向下运动打开开机腔的窗口，接力器向开机方向运动。主配压阀（301DV）内部的直线位移传感器，将主活塞的位移反馈至比例伺服阀（301PV），这时接力器继续开启。同时，接力器的传感器也将接力器的实际开度值，反馈至比例伺服阀（301PV），当接力器运动至设定值时，主配压阀（301DV）的活塞回归中位，接力器停止在设定开度；同理，当主配压阀（301DV）控制腔的油，通过比例伺服阀（301PV）通回油时，主活塞向上运动打开关机腔的窗口，接力器向关机方向运动，运动至预定开度时，传感器反馈信号，使比例伺服阀（301PV）及主配压阀（301DV）的活塞都回中位，接力器停止运动，保持在某个开度。
（5）MGC4000系列调速器机械部分原理框图。
如液压系统原理图所示，来自于供油装置的主压力油，分为两路，一路为操作油，进入主配压阀（301DV）的压力腔，以及主配压阀（301DV）的恒压腔；一路经过双精油滤器（301LP）输出控制用油。
进入主配压阀（301DV）活塞恒压腔的压力油，始终具有推动主活塞向关闭方向运动的力。经过双精滤油器（301LP）的洁净油，一路依次经过比例伺服阀（301PV）、手/自动切换阀（301EV）、紧急停机电磁阀（303EV）到主配压阀（301DV）的控制腔。另一路经过引导阀、手/自动切换阀（301EV）、紧急停机电磁阀（303EV）到主配压阀（301DV）的控制腔。
（6）紧急停机电磁阀设置在最靠近主配压阀（301DV）控制腔的位置，给紧急停机电磁阀发出停机信号，阀芯换位，此时比例伺服阀（301PV）或引导阀的控制油被切断，同时主配压阀（301DV）的控制腔通回油，接力器迅速关机。调速器恢复运行时，必须使紧急停机电磁阀复归。紧急停机阀（303EV）复归后，接力器应保持在全关位。
4 调速器电气原理概述
4.1 调速器供电
采用AC220V和DC220V共同供电的方式保证可靠性，电源经过整形和隔离滤波后送至开关电源，整合成DC24V供柜内自动化元件使用。散热、除湿、照明和辅助电源采用交流220V。
4.2 频率信号采集调速器用频率信号来源有三路信号
①取自与机组大轴同步转动的齿盘测速装置；②取自机端PT；③取自系统PT。
4.3 模拟量采集调
速器使用的水头、导叶开度等模拟量信号以4～20mA或0～10V的形式直接送至控制器的模拟量输入模块，经过AD转换之后作为控制参量。
4.4 离散量采集
调速器接收的开机、停机、增速、降速等操作命令经过光隔离之后进入控制器的开关量输入模块，经过转换之后作为控制指令。
4.5 模拟量输出
调速器内部使用的参量，经过DA转换后通过模拟量输出模块，送至面板上的表计显示或者其它设备，以表示调速器当前的状态。
4.6 离散量输出
调速器需要输出的信号，经过控制器离散量输出模块，送至输出功能板，驱动外围的指示灯或电磁阀等完成信号输出。
4.7 执行机构控制
调速器的执行机构为电-液/电-机转换器，控制器输出特定的信号至这些器件，以驱动主配压阀，操作接力器开关。
5 电调柜面板控制说明
（1）MGC系列调速器的工作方式分为三种：即水轮机叶机手动、导叶电手动和导叶自动三种工作方式。
（2）當水轮机叶机手动时，通过操作机调柜内的操作杆即可实现开、关导叶，实现开停机及负荷调整等工作。
（3）当水轮机叶电手动时，通过操作机调柜上的增加/减少旋钮，即可实现开、关导叶。每次增加/减少的导叶开度数为0.3个开度，可以实现平稳开关导叶，实现无波动操作。
（4）当水轮机叶自动时，通过远方操作增加/减少旋钮现开、关导叶，从而实现机组增减负荷的调整。
（5）MGC系列调速器的最大优点是当调速器处于自动运行的状态下，发生电气部分全部失去电源时，电调内部的数据不会完全消失，自动保存原来的数据。
（6）当调速器发生严重的故障时，电调部分会自动地由A套主用切换到B套作为主用，同时发生故障的A套会自动地切换到导叶机手动，从而避免了两套同时发生故障时，机组出现溜负荷的情况。
6 结束语
MGC4000系列水轮机调速器是一种依靠于比例伺服阀实现精确控制的调速液压系统，其结构简单，操作安全、稳定、可靠。与电气柜的配合适当，适用于大中型水轮机的自动控制与调节。
参考文献
[1]长江三峡能事达电气股份有限公司.MGC4000系列调速器用户手册.2013（7）.
[2]白山发电厂设备图纸方案等.
收稿日期：2018-8-6