安谷水电站水轮机调速系统研究开发

摘要

水轮机调速系统是水轮发电机组的辅助控制系统，是水轮发电机组正常工作的重要辅助系统。该控制系统工作性能优良，才能保证机组的安全运行。水轮发电机组及其控制设备从最初的完全进口国外设备到目前基本完全国产化。2012年11月金沙江向家坝水电站国产单机800MW巨型机组投运成功，为我国水电设备制造竖起新的里程碑。
　　四川大渡河安谷水电站工程的开发任务为发电、防洪、航运、灌溉和供水等。电站装机容量772MW，装设4台单机容量190MW的轴流转桨式水轮发电机组和1台单机容量12MW的轴流转桨式水轮发电机组。单机容量190MW的轴流转桨水轮发电机组，水轮机部分由东方电机生产，是目前国产单机最大轴流转桨水轮机。武汉长江控制设备研究所有限公司中标调速器项目。
　　本文详细介绍基于进口GEFC5000主配压阀和贝加莱X20系列微机调节器的WDST-200-6.3型调速器的开发过程，2014年3月，该项目第1台调速器工厂验收合格，各项指标均满足国家调速器验收标准。结合安谷调速器项目，本文详细阐述了大型调速器机械液压部分和油压装置的选型计算方法，介绍调速器机械液压系统原理图设计方法，调速器集成式液压集成块设计方法。该调速器采用两个电磁比例阀作为电液转换器，作为一级液压放大元件，进口GE主配压阀作为二级液压放大元件，配套油压装置采用3台大流量螺杆泵加2台小流量螺杆泵方案。
　　双冗余设计思路普遍应用于国内大型调速器，并取得了良好的应用效果，本文详细介绍调速器电液转换器、微机调节器、调速器电源系统等双冗余设计在安谷调速器的应用。该调速器采用自适应变参数并联PID调节规律，使调速器具有良好的调节品质。调速器70％的故障都是由于系统内油质污染、劣化导致的，我们采用一系列解决方案保证系统油质清洁。另外考虑到调速器压力罐可能出现空气安全阀误动作等导致系统失压，导致机组飞逸等情况，我们专门给事故配压阀设置一台事故压力罐以保证机组安全运行。本文详细介绍了节流技术在调速器机械液压系的应用、大型调速系统验收试验中遇到特殊问题的解决方案，本文对于大型机组调速器开发设计、验收安装、维护运行都具有一定借鉴意义。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 水轮发电机组控制的应用背景

1．2 水轮机调速系统基本原理

1．3 国内外水轮机调速器的发展现状

1．4 论文研究的目的和主要内容

第2章 水轮机微机调速系统

2．1 水轮机双调节调速器系统特性

2．2 四川大渡河安谷水电站工程简介

2．3 安谷水电站微机调速器机械液压部分原理

2．3．1 调速器电液随动装置系统工作原理

2．3．2 安谷调速系统YZ-28／2+8-6．3型油压装置原理简介

2．4 安谷水电站微机调速器电气控制部分原理

2．4．1 微机调速器硬件配置

2．4．2 测频方式

2．4．3 调节规律及调节输出

2．4．4 双微机冗余

2．5 小结

第3章 WDST-200-6．3型微机调速器机械液压系统设计

3．1 调速器油压装置选型计算及设计

3．1．1 安谷调速器工作压力罐和事故压力罐容积计算

3．1．2 调速器事故低油压校核计算

3．1．3 油泵配置方案的研究

3．1．4 油压装置配套设备设计

3．2 调速器电液随动系统设计

3．2．1 电液转换器选型

3．2．2 调速器国产主配压阀与进口主配压阀选型

3．2．3 液压集成块设计

3．3 调速系统其它辅助设备的选型

3．3．1 分段关闭装置

3．3．2 滑阀式事故配压阀

3．3．3 纯机械过速保护装置

3．4 节流技术在调速器机械液压系统上的应用

3．5 本章小结

第4章 WDST-200-6．3型微机调速器电气控制系统设计

4．1 安谷调速器主要技术参数

4．2 可编程调速器调节功能介绍

4．3 可编程调速器电气控制部分硬件介绍

4．3．1 贝加莱X20系列PCC介绍

4．3．2 调速器测频接口功能板介绍

4．3．3 调速器比例阀放大板

4．3．4 调速器电源系统介绍

4．3．5 调速器通讯接口部分

4．3．6 导叶和桨叶位移传感器

4．4 可编程调速器人机交互界面设计

4．4．1 人机界面系统组成

4．4．2 主界面元素

4．4．3 数据采集与显示的实现

4．4．4 参数设置的实现

4．4．5 调整试验的实现

4．5 可编程调速器电气控制原理图设计

4．5．1 电源系统

4．5．2 逻辑控制回路

4．6 可编程调速器控制程序设计

4．7 本章小结

第5章 安谷水电站调速器工厂验收

5．1 油压装置验收试验

5．2 大型油压装置的验收的特殊问题解决方案

5．3 GE FC5000主配压阀试验

5．4 安谷WDST-200-6．3型调速器静态试验及协联试验

5．4．1 安谷WDST-200-6．3型调速器静态试验

5．4．2 安谷WDST-200-6．3型调速器协联试验

5．5 安谷WDST-200-6．3型调速器模拟动态试验

5．5．1 仿真空载摆动试验

5．5．2 仿真模拟甩100％负荷试验

5．6 本章小结

研究成果与展望

研究成果

展望

致谢

参考文献

作者简介

在校学习期间发表的论文