安防之家讯：二滩电站水轮机自动化元件的安装与调试刘伟(二滩建设咨询工程公司,四川攀枝花617000)阐述了举世瞩目的二滩
水电站所采用的水轮机自动化元件,以及几种自动化元件的安装与调试,并对其进行评述,旨在介绍二滩水电站采用的新技术及新经验。关键词：水轮机;自动化元件;安装;调试;二滩水电站1概述二滩水电站是中国在20世纪内建成的最大的水力发电站，装机容量6×550MW。电站采用国际招标，引进了大量国外先进的设备与技术，同时坚持高效率、高质量的建站思想，培养和锻炼了一支精干的运行维护队伍，最终将实现“无人值班、少人值守”的目标。要实现这一目标，高可靠性、高精度的自动化元件是一个最基本的保证。笔者除介绍与水轮机直接相关的自动化元件安装调试情况外，对调速器压油装置、尾
水管排水阀、水机流量监测及进水口拦污栅等系统及其自动化元件，也一并作出说明。二滩电站水轮机主要参数为:额定功率582MW；额定水头165m；额定转速142.9r/min；转向顺时针（由上往下看）；最大飞逸转速275r/min；（189m水头下）额定流量371m3/s；效率94.05(水轮机出力为561MW时)。2分系统简介2.1水导轴承水导轴承由4瓣水导瓦组合而成。导瓦浸于水导油槽中，通过大轴旋转带动下的油循环和敷设在油槽中的冷却水管进行冷却。在水导油槽盖板上，沿大轴均匀布置4只RTD（测温电阻），分别监测4瓣水导瓦温，对称布置2只RTD监视油槽油温，并排布置4只浮子开关和1只油位传感器以及1只油混水
探测器，用于油槽油位和油中水分的监视。此外，水轮机室侧墙上装有1只冷却水流量计，指示流量过低和连续测流（输出4～20mA）。在水导轴承处沿X、Y轴方向设有一对接近型探头（Proximityprobe）,测量该处大轴的摆度。2.2轴密封与检修密封机组轴密封由三层带压紧弹簧的碳精密封组成，采用洁净水进行润滑和冷却。检修密封位于主轴密封下部的凹槽内，为充气式橡胶围带。主轴密封处对称安装了2只RTD监视密封运行温度。水轮机室侧墙上装有1只轴密封水流量计，指示密封水流量不足，同时提供4～20mA信号连续示流；3只压力开关分别指示围带气压正常、指示轴密封水过滤器堵塞及轴密封水压不够时，停机或禁止机组启动。2.3顶盖顶盖由2块钢结构螺栓连接而成，实现了转轮区域和水轮机区域间的密封
隔离。顶盖上呈120°均匀安装了3只测振探头，监视其受水力扰动而产生的振动情况。它的某个侧腔上装有2只浮子开关，用于水轮机室涨水控制，指示水位高与过高。2.4接力器及其操作机构两只接力器在额定6MPa操作压力下，通过导叶操作机构控制导叶的开度。接力器最大行程为640mm。1号接力器上装有线性传感器，指示导叶最大开度限制；2号接力器装有两只导叶开度指示开关，用于补气系统，分别指示30％、70％开度。每只接力器上均装有手动锁定投入指示开关。另外，20只剪断销的信号串联后送至水轮机
仪表盘内的剪断销继
电器。2.5主轴补气机组主轴补气为自然补气方式，补气阀的开度由水轮机端子箱内的PLC可编程控制器进行逻辑控制，通过1台便携机可以方便地对控制程序进行编辑。当导叶开度分别处于0～30％、30％～70％、70％～100％时，补气阀相应地自动调整至全关、60％开度、全开位置。导叶开度信号取自装于1号接力器侧的两只位置开关，补气阀的位置信号反馈由
阀门旁安装的3只限位开关完成。上机架区域有1只浮子开关，指示补气头室水位过高；在水轮机室侧墙上有1只流量计，监视补气润滑水流量。2.6调速器油压装置系统该系统包括集油槽、压油罐、3只主油泵和1只辅助油泵等主要设备，为接力器提供6MPa操作油源。该系统采用了6只压力开关，指示压油罐压力正常与否，当压力降到4776kPa时作用于低油压事故停机，同时1只压力传感器用于连续测压；1套凸轮式浮子开关监视油罐压力，实现油泵启停自动控制;1只油位传感器，连续测量油罐内的液位；另有1只浮子开关和1只油位传感器安装于集油槽顶部，监视其油位；3只主泵和1只辅泵的出口均装有卸载阀，进行油流控制和油泵保护。2.7尾水放空阀系统站内6台机组共用1套尾水放空阀油压系统，并具备同时开启两只阀门的能力。该油压系统包括压油罐、油泵、油槽等主要设备。采用1套凸轮式浮子开关，安装于压油罐侧，监测油罐油位和控制油泵启停；2只压力开关分别控制进气阀和油罐低油压报警；以及1只卸载阀对油泵进行油流控制和保护。2.8调速器系统机组调速器采用瑞士HV公司提供MIPREG600双调节器。其所需开度信号源于分别安装于2只接力器上的两只角位移传感器；速度信号来自于安装在下机架区域的两组测速探头，安装于旋转大轴上的12只永磁铁会在探头内置线圈中产生可用于测速的感生电势；同样,安装于大轴上的带孔金属环和两只蠕动探头，可以监测机组是否蠕动；与角位移传感器通过导链联系的带旋转凸轮的总成机构，可指示导叶开度处于全开、全关、空载位置。2.9流量监测系统该系统包括两只压差传感器和1面
监控盘，盘内有PLC程序控制器、带有小键盘的监视装置。两只压差传感器分别测量水头信号Hg和WINTERKENEYDY信号△Hw。两者均参与净水头Hn和过机流量Qf的计算。计算公式如下：Of=K2×(hg)1/2×(△Hw/Hg)k1(1)Hn=Hg (Qf2×0.000028)(2)Qf=K2×(Hn)1/2×(△Hw/Hn)k1(3)EFF=(AP×100000000)/(Qf×K3×Hn)(4)Wc=Qf/AP(5)除上面提到过的参数Hg（m）、Hn（m）、Qf(m3/s)、△Hw（m）以外，其余几个参数意义说明如下：AP为机组有功（MW）;EFF为机组效率（％）；Wc为机组耗水率（m3/MJ）；K1为经验参数，取值范围0.4～0.6；K2为经验参数，取值范围150～400;K3为经验参数，取值范围9600～9900；3几种自动化元件的安装与调试3.1RTD在水轮机部分使用的RTD的测量温度用以下公式进行计算：Tc=(R-100)/F,其中F=0.392。安装前需采用水浴法加温元件至55°C、100°C、以及室温下，测量其电阻值，用上面公式折算后，计算其测温误差应小于0.5。安装后在室温下再进行一次校验。出于运行环境考虑，元件选用抗湿热型，并用止水带对接线盒盖螺纹连接等处作了密封处理。3.2浮子开关与油位传感器采用两种浮子开关，一种是干簧接点式，一种是带旋转凸轮的总成式。前者如水导浮子开关，后者如压油装置油罐的12对浮子接点。两种均可通过改变实际液位至整定值再进行调整。油位传感器的调整也类似，当实际油位处于其测量范围低限时，调整调节螺丝使其输出4mA，处于高限时，使输出为20mA。传感器试验中使用FLUKE743B型数字式多功能表计，利用装置内部产生24V直流电为传感器提供工作电源，输出电流直接在其液晶显示屏上读取，可以方便地进行元件调整。3.3流量计水轮机部分使用了两种流量计。一种为转叶式，如主轴补气润滑水流量计；另一种为活塞式，如主轴密封水、水导冷却水流量计。两种流量计以不同方式驱动转轴，转轴上连接了流量指示指针、流量接点，输出4～20mA连续测流信号。调试时，将流量计从管路上断开，手动旋转指针，检查指针指示降至整定值时，报警接点动作。在指示值分别为0或满量程时，调整流量计输出分别为4或20mA。3.4压力开关与压力传感器对两者调试方法类似，即从管路上断开元件，利用“压力表计校验台”对元件施加所需压力。对压力开关而言，按其要求增加或减小压力至整定值，检查接点的动作情况，通过调节螺栓进行调整，直至接点按要求动作。试验中采用FLUKE743B多功能表计和与之配套的FLUKE700P29型压力传感器进行压力测量和试验记录，可以方便地记录被测压力开关的动作、返回值，检查压力传感器的测量精度。3.5测振探头3只顶盖测振探头互成120°，水平安装于顶盖顶部。其基座焊于顶盖上，探头用螺栓与基座紧固连接。这种高灵敏度测振探头专门用于水轮机组测量低频振动，由瑞士Vibro-Meter公司生产，型号为SE120。该传感器包括一个压电电阻，一个有4只电阻的惠斯通电桥。传感器输出4～20mA，输出灵敏度为2mA/g，工作范围1～300Hz，误差为±5％，自带有屏蔽层的专用连接
电缆。其安装质量将直接影响测量结果。3.6测摆元件水导轴承处沿X、Y轴径向安装了两只测摆元件，通过专用电缆与水导油槽盖板上、测摆端子盒内的信号调节器相连接。该套测摆系统由瑞士Vibro-Meter公司生产，采用TQS402（非接触型传感器）～IQS452（信号调节器）元件，其原理见图1。
非接触型传感器前端有一线圈，当IQS452信号调节器发出高频信号，即会在线圈内引起谐振，在传感器端部前方形成磁场。如果1个导电物体进入这一磁场，由于涡流效应影响，磁路特性就会改变，从而引起线圈中高频信号幅值的改变。这一幅值正比于传感器前端与目标物体间的距离。该系统测量范围为4mm，即0.3～4.3mm，灵敏度为4mV/m。实际安装时，调整传感器与大轴间距离，直至输出为-4.25V时，将其固定。3.7角位移传感器由瑞士HydroVevey公司提供，TA型。传感器固定于接力器上，其中心轴通过两段连杆与调速环相连。对应于传感器转轴转动角度0～60°变化，输出0～5mA。实际上，当自由状态下导叶全关时，调整输出为300μA，传感器断线报警为150μA。现场进行了两只角位移传感器的线性特性试验，即其输出信号与接力器行程的关系曲线。试验结果为一条近似直线[1][2]下一页
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