王敬方
云南大唐国际电力有限公司
摘要：本文根据《水轮发电机组启动试验规程》（DLIT507-2002）以及1号机检修工作内容，分析了某水电厂有关试验人员在系统的检查1号机油压装置油位、压力、压油泵启停、压油泵加载卸载以及筒阀全开、全关试验正常后，在进行调速系统导叶和主配位置反馈传感器的校验试验时发现在自动控制方式下导叶不能全关。现对在自动控制方式下校验导叶和主配位置反馈传感器时导叶不能全关原因分析与处理。
关键词：水电厂；活动导叶；调速系统；自动控制
Reviewturbineguidevanepositionfeedbacksensortestproblemsandsolvingmethods
Yunnandatanginternationalelectricpowerco.,LTD.WangJingFang
Abstract:inthispaper,accordingtothehydroelectricgeneratingsetstarttestcode"(DLIT507-2002)and1machinerepairworkcontent,analysisofahydroelectricpowerstationrelevanttestpersonnelinthesystemcheck1machinehydraulicgearoillevel,pressure,pressureoilpumpstart-stop,pressureoilpumploadingunloadingandcylindervalvefullopenandcloseswitchshouldtestnormal,inthespeedcontrolsystemguidevaneandmaincontrolpositionfeedbacksensorchecktestfoundintheautomaticcontrolmodeguidebladecan'tseated.Nowintheautomaticcontrolmodecheckguidevaneandmaincontrolpositionfeedbacksensorwhenguidebladecan'tseatedcauseanalysisandprocessing.
Keywords:hydroelectricpowerstation;Activitiesguideblade;Speedcontrolsystem;Automaticcontrol
一、1号机活动导叶位置反馈传感器和主配位置反馈传感器校验试验
1.1某水电厂调速系统概述
某水电厂调速系统主要功能是根据其所在电网负荷的需要及时调整机组出力大小，向电网提供高质量的电能从而满足用户需要，保证电网的安全。某水电厂调速器采用的是具有冗余配置的数字编程式VGCR-211型调速器，该调速器可以根据需要而自由选择“网络运行”和“孤网运行”模式，实现功能可以在“转速控制”、“开度控制”、“功率控制”三种模式间无扰动切换。
某水电厂调速系统与筒阀控制系统共用一套压油装置，额定工作油压为6.4MPa。
1.2某水电厂调速系统自动控制部分构成
某水电厂调速系统自动控制部分主要由可编程控制器（PLC）；输出放大卡（VCA1）；电液转换器（动圈阀）、主配位置反馈传感器、导叶位置反馈传感器等5部分构成。
（1）可编程控制器（PLC）
VGCR-211型调速器采用数字化控制方式的双套冗余配置的可编程控制器（PLC），在正常工作时以PLC1为主用，PLC2为备用；当PLC1故障时，通过“看门狗”自动切换到PLC2。调速器接收到的所有信号均以并行的方式分别输入PLC1和PLC2，由于信号的输送采用的是并行分别送至可以无扰动相互切换的两套PLC，所以，该运行方式大大地提高了设备的运行可靠性。调速器双PLC切换如图1所示:
图1调速器双PLC切换示意图
（2）输出放大卡（VCA1）
输出放大VCA1卡为常规的电路板，其主要功能为独立地实现手动或自动方式对调速器的开度控制。该功能的实现是通过该卡接受到的PLC开度控制信号与导叶反馈的开度信号相比较，以二者开度指示偏差来输出相应的电信号至电液转换器。电信号的控制电压为DC-10V～+10V电压信号。
（3）电液转换器（动圈阀）
VGCR-211型调速器采用的是TSH1-16型电液转换器，其主要由可移动活塞、铝制缸体、130Ω的线圈构成。可移动活塞底部和顶部分别安装有一定预拉力的弹簧，当输入信号为“零”时，活塞靠弹簧的作用在缸体中间位置保持不动，此时电液转换器输出信号为“零”，开度为“零”，控制导叶开度的接力器在全关位置并且静止不动。
电液转换器主要功能是其活塞根据输入电压信号大小而上下移动，从而将开度控制的电信号转换成活塞相应的开度，最终转换成控制导叶开度的液压输出信号。由于控制导叶开度功能最终是靠电液转换器内部活塞的移动来输出相应的液压信号实现的，为了保证该活塞移动的灵敏性以及可靠性，不至于因为长期不进行调节而导致活塞出现发卡，无法实现调整导叶开度的功能，在输出信号中加入一个2V，130Hz的交流电，通过这种方式来迫使活塞始终在快速的往返移动。一旦有调节信号，活塞响应速度就加快，保证了响应的可靠性。
（4）主配位置反馈传感器
主配压阀主要是接受来自电液转换器的液压信号，将该液压信号放大，送至主接力器，经过主接力器的再次放大实现调整导叶开度的目的。主配位置反馈传感器采用的是IW253/24-0.5-T-A19型传感器，该型号传感器可以将主配全开全关位置分别正比转换成4～20mA的直流信号，以模拟量的方式送至调速器柜VCA1卡，当主配位置稳定时输出12mA的直流模拟量。
（5）导叶位置反馈传感器
某水电厂调速系统导叶反馈传感器采用的是KINAXWT707型角位移传感器，该型号传感器将角位移信号正比转换成4～20mA直流信号，经过纯电气回路把4～20mA的模拟量信号送入调节器进行线性处理，具有可靠性强、温漂小、精度高、不存在工作死区等特点。其测量范围可以满足主接力器0mm到490mm行程的要求。
1.3开度控制功能的实现
VGCR-211型调速器开度控制功能的实现与国内普遍应用调速器的功能实现方式相比较具有结构简单、迟滞小、性能可靠等优点。其控制导叶开度功能的实现首先是VCA1卡接收来自主配压阀活塞位置反馈的电信号，然后，由VCA1卡程序将其与PLC输入到VCA1卡的设定功率（相当于设定的开度信号）信号相比较，将比较后的电信号差送至电液转换器，最后，经过该电液转换器将电信号差转换成相应的液压信号。电液转换器经过油管路与主配压阀和主接力器相连接，电液转换器转换后的液压信号分别经过主配和主接力器的三级放大以后来操作导叶，最终实现导叶开度控制的功能。其控制逻辑图如下图2所示:
图2调速器开度控制逻辑图
1.4试验准备
（1）检查1号机A级大修相关机械工作票全部收回，具备试验的安全条件；
（2）检查1号机调速系统自动/手动控制回路工作正常，具备试验条件；
（3）在导叶位置反馈回路即在调速器柜内的X70-3端子串接一高精度的电流表，用以检测导叶位置反馈的模拟信号；
（4）在主配位置反馈回路即在调速器柜内的X70-5端子串接一高精度的电流表，用以检测主配位置反馈的模拟信号；
二、试验过程中出现问题
在导叶位置反馈传感器和主配位置反馈传感器校验的试验过程中，手动控制方式下没有异常，但是在自动控制方式下时则出现了以下问题：
（1）无论将导叶开度控制在哪个开度，其实际开度总比指示开度高出5%的开度，但是，导叶实际开度与所对应的模拟量返回值依然成比例；
（2）导叶不能达到全关位置，活动导叶实际开度与指示开度一致始终保持3%的开度；
（3）将“自动”方式切至“手动”方式时，导叶则自动全关；
（4）导叶位置反馈传感器和主配位置反馈传感器反馈信号正常。
三、出现问题原因分析
针对这次在校验导叶位置反馈传感器和主配位置反馈传感器过程中在自动控制方式下出现的问题,某水电厂有关试验人员以及1号机大修检修人员对1号机相关电气回路和机械部分进行了系统的检查，由于在手动方式下1号机活动导叶可以正常开启、正常关闭，我们首先排除了活动导叶之间夹有异物的可能，其次，这次大修没有对1号机调速系统进行检修，而在检修之前1号机调速系统工作正常，因此，我们也排除了电气回路故障的可能，再一次全面检查了压油装置油位、压力以及指示信号正常后我们把重点放在了活动导叶位置反馈、动圈阀以及主配等元件上，做了如下工作：
（1）重新校验活动导叶以及主配位置反馈位置传感器，均没见有异常；
（2）改变活动导叶位置传感器连杆拐臂长度，以求通过改变活动导叶位置传感器的拐角而改变导叶开度的线性拐角，但是并没有效果，以上问题依然存在。
（3）再次校验活动导叶及主配位置反馈位置传感器，分别将零点对应的毫安量增大，但是，经过几次调整零点后效果同样不明显，并没有解决问题；
（4）恢复活动导叶以及主配位置反馈位置传感器的零点并校验所对应的毫安量为正常值即活动导叶全关和全开分别对应4mA和20mA，主配平衡点对应12mA后，我们又调整了动圈阀的预应力弹簧，重新试验，问题依然存在。
经过以上反复调整，反复试验，均没有取得理想的效果，经过查阅大量的图纸，我们对问题又重新进行了分析，经过再次认真全面的分析，我们改变了当初的思路，将重点转移到了电气回路，尤其是VCA1卡的输入、输出。
四、处理结果
我们对电气控制回路进行了大量的分析，首先检查了可编程控制器（PLC）的输入、输出以及光电隔离等一些电气元件，在确认了输入、输出信号以及比例变换正常后，我们重点检查了VCA1卡的输入、输出。主要进行了如下分析：
（1）检查停机交、直流电压正常，均在范围之内；
（2）综合检查、调整用于偏差调整的变位器P8和P11的offset值
（3）按照以上步骤重新试验，一次成功。
经过对变位器参数的调整，以上问题随之解决。实践证明我们这次在校验1号机活动导叶位置反馈以及主配位置反馈传感器试验中出现的导叶在自动控制方式下不能全关等问题的主要原因就是由于VCA1卡用于偏差调整的变位器P8和P11控制参数产生了漂移造成的。
五、结束语
综上所述；笔者结合多年的工作实际，简述了某水电厂1号机活动导叶位置反馈传感器和主配位置反馈传感器试验过程中出现的问题以及解决方法，详细介绍了对上述问题的分析方法以及从根本上避免该问题出现的有关建议。