（潮州市凤凰水电厂，广东潮州521000）
摘要：广东省潮州市凤凰水电厂二级B电站建成于2004年，其测速装置采用永磁机进行测速，存在测速不可靠、摩擦轮易磨损和掉落等问题。我们经过多方查证和实际考察，对测速装置进行了改造，取得了良好的效果。
关键词：测速装置；改造；单片机系统
1、概述
广东省潮州市凤凰水电厂位于广东省潮安县北部山区，由凤凰水库、一级电站和二级电站组成，凤凰水库建成于1968年，集雨面积164km²，多年平均径流量24403万m³，水库正常蓄水位高程332.0m，相应库容5170万m³，二级B站位于潮安县归湖镇，为立式，装配2台12000KW发电机。
二级B站建成于2004年，运行至今已有十多年，其测速装置已不能满足电力生产的需要，为保证二级B站机组的正常运行，确保安全生产，非常有必要对其进行改造。
我们通过多方考察，结合我厂二级B电站的实际运行情况，在确保安全生产的基础上，我们对测速装置部分进行了改造，使机组的安全性能得到了很大的提高，优化了机组的运行。
2、主要技术参数
2．1水轮机的主要技术参数
型号：HLA542-LJ-160额定出力：12500KW
设计流量：5.463m³/s
设计水头：250m
额定转速：750r/min
2．2发电机的主要技术参数
型号：SF12-8/2860
额定电流：824A
额定功率15000kva
功率因数：0.8
3、测速装置现状
3．1构成
测速装置由永磁机、大摩擦轮、小摩擦轮和转速继电器组成。大摩擦轮组装在发电机主轴上，跟随主轴一起旋转；小摩擦轮装在永磁机轴上，与大摩擦轮互相摩擦，从而带动永磁机轴旋转；永磁机将机组转速转换为电压信号，提供给转速继电器；当机组过速时转速继电器动作，使调速器快速动作，关闭导水叶，从而起到保护机组的目的。
3．2存在的问题
①测速不准确，存在较大的误差；
②小摩擦轮为橡胶轮，易磨损，经常需要更换；
③小摩擦轮易掉落，一年约三次，严重影响人身和设备安全；
④由于永磁机安装在下机架上，安装检修不方便；
⑤由于机组转动时存在一定的摆动，导致永磁机的振动较大。
4、测速装置的改造
由于测速装置存在以上的问题，严重影响了我厂二级A站的安全运行，为保护运行人员的人身安全和设备安全，对其改造势在必行，有必要采用更为可靠的测速装置，因此，我们经过多方查证和实际考察，并参考了周边电站的改造情况后，决定将其改为ZKZ-2A型转速监测装置。
4．1ZKZ-2A型转速监测装置的组成
由齿盘、传感器及监测装置本体三部分构成。齿盘安装于滑环主轴上，跟随主轴一起旋转；传感器与齿盘之间约有3mm的间隙，测量齿盘的通断次数并传递给监测装置；监测装置采用了高速单片机系统。系统内部分频后产生测量定时脉冲，周期为2us,其测量精度可达0.01HZ,稳定性高，长期不变。显示电路采用高亮度动态显示方案，亮度高。信号测量电路有隔离、放大、整形功能，发电机电压互感器（PT）和转速脉冲传感器（齿盘及传感器）这两路信号完全独立，当齿盘信号断线时，自动切入PT信号，0.3V~250V范围内的信号电压能长期可靠工作，300V以内也能断短期可靠工作。测速齿盘将其方波信号取入计算机内，再换算对应的频率、转速、转速百分比等内容提供显示、记忆。转速接点输出采用回差闭锁方式防止波形畸变引起输出误动作，根据电厂运行需要，可以在现场方便地对8个转速出口值进行一定范围的整定。该装置还具有标准4～20mA电流输出，可选RS485（MODBOSRTU）通讯输出，可以方便与全厂计算机监控系统连接。
4．2用途
ZKZ-2A型转速监测装置外接转速脉冲传感器（齿盘及传感器）、电压互感器信号，实时监测水轮发电机组的转速，并在机组各转速点输出开关量信号和与机组转速对应的模拟量信号，为自动开、停机及电厂监控系统服务。
4．3工作原理
取自发电机电压互感器（PT）或转速脉冲传感器（齿盘及传感器）的正弦波信号，经信号变压器隔离、滤波限幅处理后输入到放大整形电路，再转换成频率与输入信号相同的方波信号送入单片机计数。单片机内经过数值变化，将反映信号周期的计数值转换为频率、转速百分比等机组特征参数。单片机系统将已转换的上述机组特征参数进行显示、记忆、并与预设的各档转速报警值进行比较，经驱动电路使对应的继电器动作。
4．4主要技术性能
测量信号路数：一路脉冲信号、一路PT信号
测量频率范围：0.05～100Hz
测量精度：非线性度＜1%，转速死区＜0﹒02%
数显内容：发电机频率，转速百分比，各路输出整定值。
开关量输出信号：转速值信号：8路，每点可由用户在所定范围内整定。
机组蠕动报警输出信号1路（SPST）
装置电源故障报警信号1路
模拟量输出：4～20mA(对应于机组转速0%Ne～200%Ne)
通讯输出：RS485（MODBOSRTU）
工作环境：温度0～50℃湿度＜85%
外形尺寸：盘装160×80×250mm
工作方式：连续
电源：DC110～340V或AC85～265V/50Hz
功耗：12W
5、改造效果
①转速监测装置的齿盘装于滑环主轴上，通过电缆与显示电路连接，安装检修均方便；
②显示电路安装于机旁盘上，采用高亮度动态显示方案，亮度高，运行人员可以直接看到机组转速，便于控制调速器开度，以保持机组转速，便于机组并网；
③转速监控装置为数字电路，测速直观准确；
④取消了大、小摩擦轮，克服了原来小摩擦轮易磨损、易掉落的缺点；
⑤采用两路信号输入，当一路信号断线时，另一路信号可以自动投入，确保机组的安全运行；
6、结论
转速监测装置改造后其性能比原来的测速装置得到了很大的提高，机组转速用数字显示，直观准确，运行操作直观方便，安装检修容易，也大大提高了机组的安全性，说明我厂一级电站转速监测装置的改造是成功的。
当前，随着科学技术的进步，转速监测装置也在不断的改进，在现阶段广泛应用于新建的水电站，因此，对于老电站来说，改造具有重要的意义，其一方面可以帮助老电站走出老化、事故频率高的困境；另一方面可以为电站的技术人员和运行工人提供良好的学习机会，对提高电站的运行管理水平有着重要的作用。
参考文献
[1]水电站机电设计手册编写组《水电站机电设计手册（电气二次）》1984．水利电力出版社
[2]日本电气学会《电工技术手册（第二卷）》1984．机械工业出版社
[3]电气工程师手册第二版编辑委员会《电气工程师手册》2002．机械工业出版社