中小型水电站调速器技术改造及应用

肖 莹

盐锅峡发电有限公司 甘肃兰州 730094

摘要：介绍了CVT-100数字式水轮机调速器的组成，特点及原理。结合本人在盐锅峡水电站的实际工作经历，对比本电站机组调速器改造后，通过实际试验数据对比CVT-100数字式水轮机调速器的改造在实际生产工作中带来的优化与经济进行讨论。

关键词：水电站；调速器；改造；性能对比；应用；

0引言

盐锅峡水电站机组原CVT-100型步进电机式+主配压阀调速器于1998年陆续投运，由于该型调速器运行年限较长，调速器作为水轮机的重要组成部件，如果在水轮机运行过程中，调速器系统出现故障，则不仅是影响到水轮机的正常运转，降低整个水电站的运行效率及经济效益。因此，深入研究并优化水轮机调速器的必要性。 

1. 改造后的CVT-100数字式水轮机调速器简介

1.1系统组成

CVT-100调速器由电子调节器、液压随动系统两大部分构成，各部分的组成大体如下：

1.1.1电子调节器

其核心部件为可编程控制器、输入/输出信号调理模块、智能功放/驱动回路；它具有高可靠性和直观、方便的人机接口，提供了全方位、最直接的监测、调试和维护手段。

可编程控制器组成：CPU单元、开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块、高速计数模块、远程通信模块、电源模块。智能功放/驱动回路：将微机输出的脉冲信号放大后，驱动DC24V电压等级的高速开关阀，输出信号为数字脉冲信号。

1.1.2液压随动系统

其基本结构特征可归纳为先导控制、阀座主级、嵌入式联接。各组件之间采用模块化结构有机地组合在一起。液压随动系统的组件主要包括: 高速开关（数字）阀 ；由逻辑插装阀基本单元组合而成的液压功率驱动主控阀组(起到主配的作用)；开关机时间、紧急关机时间调整螺杆 ；可换滤芯的滤油器并带有堵塞发讯器；手动排气阀；滤油器堵塞、失效或切断时旁通保护阀；开停机脉冲阀；紧急停机阀；流量调节阀(流量－压差线性转换器)

液压随动系统采用模块化结构，可根据使用需要进行灵活的组合和布置。整个液压控制系统具有很高的集成度，无任何杆件、钢丝绳及内部管道，降低了对用户的使用、维护要求。液压随动系统大量采用了符合ISO标准的液压元件，从元件到系统高度标准化、模块化、集成化、通用化，互换性好、标准化程度极高。

2. CVT-100数字式水轮机调速器实际应用对比

结合本人在盐锅峡水电厂的实际工作经历，将本电站最先进行改造的1、9、10号机组调速器试验数据进行对比。

2.1改造后调速器技术指标

表 1改造后1、9、10号调速器实验数据对比表

2.2一次调频试验及并网运行情况

委托甘肃电科院进行了机组一次调频试验，试验数据表明盐锅峡机组一次调频性能满足指标要求，试验数据如下：

1. 一次调频的人工死区控制在±0.05Hz以内；

2. 永态转差率不大于3％，满足规范要求；

3. 转速死区小于0.01％，满足小于0.06％的规范要求；

4. 响应行为

一次调频开度响应滞后时间满足小于等于2s的要求；

一次调频开度响应上升时间满足小于等于12s的要求；

一次调频开度响应稳定时间满足小于等于24s的要求；

机组在开度模式下最大负荷限幅满足不低于机组额定负荷10%的要求。

结果分析：机组的一次调频调节过程，可看出几乎在频率上升的同时导叶就开始动作。机组的一次调频调节过程，可看出在频率上升后5秒左右的时间导叶才开始动作。通过比对分析新、旧调节系统数据图形，新改造调速器较原调速器一次调频响应速度快捷、实际积分电量多，可有效改善一次调频考核指标。

2.3压油泵启动情况

总体而言CVT-100 型调速器压油泵启动次数，2次/每天，原型号6次/每天，说明该调速器各控制阀体内漏较少，体现了CVT-100调速器节能、降耗的优势。

2.4功率调节模式情况

统计数据表明：在相同幅度的目标调节负荷下，CVT-100 型调速器功率调节模式的负荷调整时间远优于开度模式，这对提高AGC负荷调节速率起到十分积极的作用。

1. 结构简单

CVT-100型调速器系统结构采用独特的集成块结构，柜内机械液压组件整体无外露管道，减少了漏油环节，体积小、结构紧凑，运用了液压数字逻辑插装技术与容错技术，具有高功率/重量比、响应快捷、功率调节特性优越、低速特性好、定位精度高、工作效率高等优点。

2. 安全可靠

该调速器整个系统高度集成、结构简单、无任何杆件、钢丝绳及柜内管道，操作手柄和紧急关机等操作手柄分离，减小了误操作概率，使用、调整和维护方便，安全性较高；对工作油质无特殊要求，工作可靠性强；数字阀抗油液污染能力较强。

3. 技术先进

该调速器机械部分采用数字插装阀控制接力器，取代了原调速器的引导阀和主配压阀，较少了电液转换环节，技术更先进结构更简单。二次系统接线简洁，通讯功能强，使用标准接口协议，可方便的与监控系统通讯，具有频率（转速）、开度、功率等多种调节模式，整体运行技术先进可靠性高。

4. 技术指标满足要求

委托甘肃电科院进行了机组一次调频试验，试验数据满足技术指标要求。且功率调节模式下负荷调整时间优于开度模式，相对于开度模式负荷调节时间有所提高，可有效提高“两个细则”全厂AGC调节速率指标。该调速器各项技术指标满足国标GB9652.1-2007《水轮机控制系统技术条件》及行标DT/T563-2016《水轮机电液调节系统及装置技术规程》的要求。

结束语

综上所述，改造后运行至今的实际应用证明了，CVT-100型调速器技术先进、结构简单、安全可靠、操作维护方便。一次调频指标改善较大。该系统对传统调速器的机械液压部分在设计理念上实现了根本变革，在可靠性、速动性、可控性、维护性、灵活多变的集成化等方面具有突破性的进展，实现了真正意义上的全数字化调速器。该机械液压系统与微机直接结合，无需D/A转换和传统的电液转换部件，简化了系统结构，电液转换过程快捷、信号失真小、控制灵活易操作，