SAFR-2000型水轮机调速器运行中的异常分析及处理..doc

SAFR-2000型水轮机调速器运行中的异常分析及处理 陈 明 【摘 要】 SAFR-2000型水轮机调速器采用双微机双通道冗余控制结构，运行可靠性高，被广泛应用于混流式、轴流式、贯流式水轮发电机的控制调节，但在运行中也存在一些问题。本文介绍了国电万安水电厂使用的SAFR-2000型水轮机调速器的主要功能及调节控制原理，针对该调速器在运行中出现的异常，分析了异常产生的原因以及发电运行人员应采取的处理办法。 【关键词】 SAFR-2000型水轮机调速器；主要功能；调节控制原理；异常分析；处理方法 0 引言 水轮机调速器是电厂的重要调节设备，它根据电网负荷的变化实时调节电厂有功功率的输出，并维持机组转速在规定范围内，从而控制电能频率的稳定，它的可靠运行关系到电能的生产质量和电网安全。国电万安水电厂共有5台轴流转浆式机组，其中1、2、4号机组调速器采用南瑞生产的SAFR-2000型水轮机双微机调速器（双调），具有较高的性能和较快的运算处理速度，可以较好的实现复杂的控制算法和控制规律，能稳定的控制机组运行。但在机组运行中也出现过异常，下面就对可能出现的各种异常进行分析，并介绍发电运行人员应采取的处理方法。 1 SAFR-2000型水轮机调速器主要功能 SAFR-2000型水轮机调速器拥有新型三十二位硬件核心，采用双微机双通道冗余控制结构，并配以大屏幕真彩液晶显示屏。具有控制结构自适应和参数自适应的调节功能，配备在线专家系统具有频率调节模式，功率调节模式及开度调节模式，并依据不同工况自动选用。全中文信息集成显示，模拟、数字显示一体化，人机界面好易维护，易操作等特点。保证水轮发电机组迅速开机、停机、并网及增减负荷；稳定运行于空载、发电、调相、停机和手动等工况。无冲击地进行手动/自动的相互切换及双机切换。空载运行时使机组频率按预先设定的频差自动跟踪系统频率。具有自动水头和人工水头双重输入，可通过网络设定，从而有效克服水头波动及水位变送器失效的影响并保证无扰动切换。能够实时按水头修正启动开度、空载开度，能够自动按工况修正调速系统的动态灵敏度，适应各种工况对灵敏度的不同要求。具备现地控制和上位机控制双重功能，并保证控制切换负荷无扰动。 图1主控窗界面 图2 设置窗界面 图3信息窗界面 图4 报警窗口 2 调速器的调节控制原理 SAFR2000系统（电气柜）调节原理： SAFR-2000微机调速器（双调）将导叶开度反馈控制引入微机，增加了导叶付环数字PID控制，使导叶闭环控制更精确，调速系统的动态响应、静特性指标、开度测量准确性更好；机组运行时，SAFR-2000系统转速调节主要采用变结构、变参数、改进型PID控制，系统振荡时叠加非线性鲁棒控制规律，以抑制电力系统振荡，增加电力系统阻尼。 图中有两个PID调节环，前一个称为频率主环，后一个PI调节框图称为导叶副环，PGV是负荷的给定值，由于SAFR-2000装置导叶采样周期为10ms，可通过软件来实现导叶闭环控制，能达到模拟闭环的效果。最终控制输出U0实际上是对应导叶偏差的增量信号。 图5：SAFR2000系统调节原理框图 空载运行时，采用频率闭环控制调节模式，并网运行时，采用开度闭环控制调节模式。 调速器系统调节原理： 自动控制：调速器根据设定的开度控制规律和当前的导叶、轮叶行程输入量的偏差值进行计算，得到并输出导叶、轮叶开度位置信号，经功放元件放大，交给机械液压柜的伺服比例阀进行执行。伺服比例阀将电气信号转换为液压信号，调节主配压阀动作，使导叶、轮叶接力器向开或关方向动作。同时导叶、轮叶开度位置信号经数字位移传感器反馈给调速器电气柜进行比较，直至导叶、轮叶行程输入量的偏差值为零，调节过程结束。 图6：系统调节原理框图 3 运行中的异常分析及处理方法 3.1电源故障： SAFR-2000微机调速器采用双重供电，即交流220V经过变压器隔离、整流，直流220V经过整流，然后通过二极管将两路输入电源并联，自动切换输入的交流220V和直流220V电源，经整流、滤波处理后产生直流220V电源输出，保证装置的可靠供电。其原理电路如下： 图7：双重供电电路 分析：该电源主要指调速器输入的开关量（开机、停机、断路器信号等）电源，如出现该故 障时表示DC输入、AC输入同时消失，情况非常严重，电调将收不到所有开入信号，导叶、轮叶维持故障前的状态，不能自动协联。应检查电源空气开关及双重供电模件是否正常。 处理：调速器导叶、轮叶必须立即切至“手动脉冲”控制，注意根据协联关系曲线调整导叶、轮叶的开度，避免机组各轴承温度不正常升高