0引言
青铜峡水电站9号机组30 MW水轮发电机于1995年8月投产发电，水轮机为轴流转浆式机组，型号为60-LH-550，采用DST-100-4.0型调速器进行机组的转速自动调整，电网频率跟踪和负荷控制，其结构组成如下：电调柜为模拟电路调速器，具有导叶和轮叶双重调节功能，机柜部分有导叶和轮叶电液随动系统，反馈系统，开度限制机构，紧急停机电磁阀，手自动切换阀，双滤油器及分段关闭机构等，调速器主要技术参数为主配压阀直径100 mm，主配压阀工作行程25 mm，额定工作油压4.0 Mpa,转速死区<0.05％，随动系统准确度<1.5%。
1青铜峡水电站9号机组原DST-100-4.0型调速器在运行过程中存在的问题
水轮机调节系统灵敏度差，空载时频率波动大，稳定性差，调速器不能投入自动运行。调速器电柜为模拟电路控制元件，电柜电子元件漂移较大，工作性能极不稳定，导致调速器工作不稳定，电子元件易损坏，难以满足微机监控的要求。电液转换器（伺服阀）抗油污能力低、易发卡，造成调速器工作不稳定和调负荷无法正常开停机等故障，给机组安全运行带来隐患。电气柜主要模件备品厂家已不再生产。调速器生产厂家目前已经不生产此类调速器，备品备件难购买，调速器检修维护困难。经水电站组织多方面技术人员专家现场试验多次消缺处理，调速器达不到自动稳定运行，问题一直未能解决，决定对水电站9号机组调速器机柜和电柜控制部分实施改造。
2 设备选型
根据水电站9号机组自动控制部分，包括调速器电柜，机柜顺序控制装置存在的实际问题，青铜峡水电站召集多方技术人员各类专家对水电站9号机组多年存在的问题进行分析，总结设备选型原则，技术先进，调节性能好，安全可靠性高，功能完备，操作、检修维护方便，调速器机柜和电柜可匹配性好的厂家为原则，经过反复比较、论证，择葛洲坝能达公司生产的WBST-100-40机电合柜的微机调速器为水电站9号机组技能改造产品，设计中取消了传统的机械开度限制装置，取消导叶，轮叶钢丝绳反馈，用步进电机控制方式取代原导叶浆叶环喷式电液转换器（伺服阀）的驱动控制的液压随动系统，取消了主配压阀以上的油管路，使调速器柜内机构大为简化，电气部分采用了高性能的PCC可编程控制器，取代模拟电路电气控制部分，可实现精确测频，并能实现与监控系统的高速通讯。
2.1 WBST-100-40微机PCC智能调速器电气控制主要性能与特点
WBST-100-40微机调速器具有3种操作方式，自动运行，电气手动运行，机械手动运行。PCC可编程控制器作为主机，采用了简单易懂的梯行图编程，具有容错自诊断功能。电气回路中导叶，轮叶反馈采用进口感应式位移传感器，无滑动触点，避免了漂移，干扰行差等问题。具有独特全数字式控制，自适应变参数并联PID调节功能，设置了频率跟踪，开度跟踪，功率跟踪等。为适应水头变化要求，设置了自动和手动输入水头装置。根据现场要求，设置标准可靠的通讯接口，与上位机数字通讯，实现计算机监控管理。采用先进的触摸屏，实现数字传递，参数修改，状态显示，故障报警，故障追忆功能。
2.2 WBST-100-40微机调速器机械液压部分的主要性能特点
步进式随动系统取代电液随动系统，提高了抗油污能力，克服了多种液压阀存在卡阻问题，且简化调速器结构，使调速器可靠性提高，实现免维护。实现浆叶开度与导叶开度和电站水头的数字协联关系，保证机组在不同状态下实现高效率运行，设置导叶分段关闭装置确保机组甩负荷时机组转速上升率，蜗壳水压上升率，满足调速器计算要求。具有简单、可靠的操作功能，当电气部分发生故障时，可无扰动地切换到手动状态，提高了调速器的运行可靠性。设置紧急停机装置，可以保证调速器发生电气故障时能较快关闭导叶。主配压阀采用锻件，阀芯为三法盘结构形式，过流强高硬度材料经久耐用，耐磨性高。采用集成式紧急停机电磁阀，连接油管少，机械结构简单，功能完善，可靠性高，检修方便，维护量小。
3 WBST-100-40微机调速器的安装与试验
根据水电站技术部门的要求，对水电站9号机组30MW水轮发电机组调速器进行改造，按照厂家提供的产品重新设计电气、机械液压图纸，严格按照图纸要求铺设电缆，改造油路，调速器柜体安装。做好WBST-100-40微机调速器试验前的各项准备和通电整体试验工作。
3.1 调速器安装
a) 将调速器运至安装基础面后，拆除调速器机柜；将调速器整体吊至安装基础面后就位，检查底座水平，对称紧固调速器基础联接螺栓；恢复调速器机柜；联接调速器反馈机构；
b) 系统管路配接、油压系统设备安装完成，位置确定后，开始系统管路的安装工作；清洗设备及管路附件，安装设备与管路接口法兰，根据实测距离和设计图纸在安装现场切割下料；合理布置管路支架、吊架，对接管路，调整管路水平度及垂直度，点焊固定并分段编号；管路焊接完成后对管路彻底清扫，进行打压试验，试验压力为系统额定压力的1.25倍，耐压时间30分钟，各部焊缝无渗漏；
c) 电缆管的处理、电缆敷设、挂牌、固定，电缆头制作，芯线绑扎或走线槽，以及字头号的打印，防火封堵等，遵从电缆安装的一般规定。电缆在剥皮后，用500V兆欧表测试其芯线对地及其它芯线的绝缘，必须大于100MΩ。特别提到的是，进入测速探头、水位传感器、位移传感器、电液转换器的屏蔽电缆，其屏蔽层须进入元件的进线孔内。在电调柜一端，屏蔽层在紧靠芯线接线端子处分开，接入设计的屏蔽层端子。上端子的线头，留有适当的长度余量，不得使端子承受芯线的拉力。电缆牌、芯线字号清晰明确。对所有电缆线两端解开对线、查线；
d) 对到货的油压装置压力表、压力开关、压力变送器、液位变送器、液位信号器、补气阀等进行初步校验和整定。合格后，妥善安装。
3.2电调柜的整体试验
a) 在调试人员的指导下，电调柜两路电源带电，检查电源变换装置正常，检查两路电源切换正常；
b) 调速器充油，导水、反馈机构已连接，机械柜调整完毕，进行：导叶开度传感器试验；电液转换器试验；电子调节器动态特性试验；电液调节装置极限增益试验；容错功能试验，通道切换试验；电液调节装置漏油和耗油量测定；电液调节装置辅助功能检查；
c) 调速器静特性试验。试验时永态转差率bp为6%，比例增益Kp和积分增益KI取最大置，微分增益KD置于零。短接断路器合闸位置接点。调整频率信号源，使输入频率信号按一个方向增高或降低。每次接力器变化得到平衡后，记录频率值和相应的接力器行程，绘制静态特性曲线；
d) 调速器在机组空载试验中的检查试验：进行手动和自动切换试验时，接力器无明显摆动。在自动调节状态下，机组3min转速相对摆动值不超过±0.15%。频率给定的调整范围满足±10%。在空载扰动量为±10%时，超调量不超过扰动量的30%；超调次数不超过2次；调节时间符合设计规定。在自动调节状态下，调速器失去一路工作电源的试验，观察调速器无摆动；失去一路测频信号，调速器无明显摆动。失去两路工作电源，调速器关机；
e) 调速器在自动开停机及事故停机流程中的试验：在自动开机中，检查调速器的两段电子开限的执行情况，根据开机时间和开机转速超调量，调整电子开限数值。在自动停机过程中检查调速器的执行关机情况。在事故停机过程中，检查事故停机电磁阀动作情况；
f) 调速器在甩负荷试验中的测试记录：机组甩25%负荷，用记录仪记录发电机电流、转速量、接力器位移等量，以发电机电流消失点为起点，接力器的不动时间小于0.2s；甩100%负荷，超过稳态转速3%的波峰不超过2次；甩100%额定负荷后，从接力器第一次向开机方向移动起到机组转速摆动值不超过±0.5%为止所经历时间不超过40s；
g) 带负荷连续72h运行。
4安装调试过程中存在的问题及解决方法
a) 调速器在功率模式下运行时，由于水电站9号机组上游渠较长且渠道内杂物较多，使水头变化较频繁，为了输出有功功率稳定，导叶、轮叶需要不停调节。特别是在水头变化很快时，在导叶和水头的双重影响下，为了维持协联关系的稳定轮叶调节尤其频繁，造成轮叶步进电机温度非常高。由于水电站9号机组属灌溉机组，只对渠道水量有要求，决定将调速器切换至开度模式运行，在开度模式下导叶开度固定不动，轮叶调节次数明显降低，轮叶步进电机温度不高；
b) WBST调速器机械部分取消了导叶机械反馈，调速器在电手动运行时处于开环运行状态，引导阀和主配压阀实际应用中不可能在绝对中位，这样在运行中导叶和轮叶会自动的缓慢偏移，造成有功输出变化。我们要求厂家技术人员将电气反馈量引入电气手动调节回路，有效的解决了电手动运行时的负荷变化。
5结语
青铜峡水电站9号机组微机电调经过本次技术改造及开机试验，原调速器出现的问题都得到了解决。机组实现开机并网迅速，调解性能良好，运行稳定可靠。微机调速器操作方便，可靠性高，维护量小，主要技术指标均达到水电站9号机组的要求。通过对9号机调速器的改造，解决了水电站多年的一大设备隐患，为确保水电站的设备安全运行打下坚实的基础，也为青铜峡水电站在今后的调速器改造工作提供参考。
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青铜峡水电站9号机调速器的改造
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