三路冗余智能测速装置提高水电厂机组发电安全性

第３４卷第４期　水电站机电技术　Ｖｏ１．３４　Ｎｏ．４　２０１　１年８月　ＭｅｃｈａｎｉｃＭ＆ＥｌｅｃｔｒｉｃＭ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｏｆ　Ｈｙｄｍｐｏｗｅｒ　Ｓ￣ｆｉｏｎ　Ａｕｇ．２０１　１　三路冗余智能测速装置提高水电厂机组发电安全性　李祥波’，王晓晨　，张志华ｚ，王磊　（１．新疆伊犁河流域开发建设管理局，新疆乌鲁木齐８３００００；２．天津水利电力机电研究所，天津３０１９００）　摘要：介绍了恰甫其海水电厂应用一种高精度、高可靠的三路冗余智能测速装置的过程，高可靠性的原理，以及在　实际应用中安装和加工工艺，真正的高可靠性智能装置。　关键词：三路冗余；智能；三取二逻辑；安全性；可靠性；干扰信号　中图分类号：ＴＨ８２４￣．１　文献标识码：Ｂ　文章编号：１６７２—５３８７（２０１１）０４—００３０—０２　０前言　号变化的时间仍有误差。　（５）机组转动时大轴的摆动，在转速没有变化　水电机组转速测量对于水电机组的控制和状态　时也会引起齿盘外圆相对探头轨迹变化，线速度变　检测十分重要，其测量精度及可靠性直接关系到水　化从而换算出的转速有误差。　轮机调节的性能和水电机组运行的安全性，最终影　响到供电质量。目前大中型重要水电厂测速一般采　２新型测速装置提高可靠性的原理和技术方法　用齿盘残压双路测速装置。　用双传感器的方法消除齿盘加工和安装及大轴　１原来测速的实际状况　摆动等引起的误差，以满足机组对测速精度和实时　性的要求，但是双传感器的测速装置在其中一个传　恰甫其海水电厂原测速装置为齿盘残压双路测　感器故障时无法工作，这一缺陷严重影响测速的可　速，残压测速信号取自于发电机机端电压互感器　靠性，故不予采纳。　（ＰＴ）的频率信号，齿盘测速信号取自接近传感器（探　针对恰甫其海水电厂测速的实际问题和测速的　头）在齿盘转动时发出周期变化的信号。这就是通常　重要性，最终选择了天津水利电力机电研究所研制　所说的一路电气测速和１路机械测速，１主用１备　的ＩＰＭ—Ｉ型三路冗余智能转速及蠕动监测装置进行　用，提高了可靠性但还是存在信号干扰和精度不够　改造。主要看重的是这个产品的三路冗余三取二逻　的缺点。　辑系统，测速的安全性和可应用性均能保证，其处理　（１）残压测速信号在机组低转速时存在死区，　核心采用可靠的可编程ＰＬＣ、供电电源可靠，齿盘加　无法通过残压信号测量出机组真实频率，调速器难　工精度高，编码器测速精度高信号不受干扰。下面详　以处理信号并调节，调节不稳定。　细介绍原理和硬件的先进性和可靠性。（见图１）　（２）励磁装置和保护系统的测频信号均与转速　测量装置的信号取自同一ＰＴ，各信号无法隔离互相　干扰。在采用屏蔽线、硬件抗干扰、软件滤波等措施　均难以有效消除干扰。低转速时残压信号互相干扰　严重且信号严重失真。　１２继电器输出　２鼯模拟量输出　（３）在机组并网后，电力系统污染引发从ＰＴ引　数据遘讯　入的频率信号畸变，这时也不能真实反应机组转速。　交　直滩双　路供电单元　娥压信号　（４）齿盘测速方式是利用齿的弧长在转动时经　图１　ＩＰＭ—Ｉ三路冗余智能转速及蠕动监测装置原理图　过接近传感器时产生电信号的时间变化来测速的。　（下转第５６页）　由于齿盘的加工精度和安装水平和大轴的摆度等原　收稿日期：２０１１—０５－０９　因，使得即使在绝对匀速的情况下，所测得的各齿信　作者简介：李祥波（１９７９一），男，工程师，从事水电站水轮发电机组　和金属结构的制造安装及运行管理等工作。　５６　水电站机电技术　第３４卷　１）密封环与内外挡环结合处不漏水。　换以及转环等处理后，经过近１年的运行以及２次　２）密封环在试验时上浮迅速且保持整个面平　冬修的检查情况来看：将三峡电源电站主轴密封块　均上浮。　材料由赛龙ＳＸＬ更换为赛思德尔，可以简化现场工　３）在切断水源时，能做到平均的下落。　作。赛龙ＳＸＬ要使用专用模具硫化粘接，需专业技　（４）试验情况：转环装好后，在环轴四个方向上　术人员及专用设备现场粘接；赛思德尔使用专用粘　用０．０５　ｍｍ的塞尺塞人转环与密封环配合的空间　胶，不需要专业人员即可进行密封环更换，提高了工　处，充水后，四把塞尺用手无法拔出，并且环轴各个　作效益。并且改进后能够有效的改善密封块和抗磨　方向出水均匀。　转环的磨损，同时，通过安装工艺的改进，消除了机　４结束语　组主轴密封漏水过大的现象。目前改造后的电源电　站２号机主轴密封运行正常，将适时在后继的检修　通过对三峡电源电站２号机主轴密封块材料更　期间内对１号机主轴密封进行相应改造处理。　（上接第３０页）　（１）三路不同原理测速信号冗余　码器输出若干脉冲信号，通过计算每秒光电编码器　冗余，指重复配置系统的一些部件，当系统发生　输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。采用　故障时，冗余配置的部件介人并承担故障部件的工　高线数的光电编码器减小测量误差，编码器测速不　作，由此减少系统的故障时间。　受摆动、安装水平和其它信号的干扰，寿命长。　通常双冗余时，若２个采样数据部一致，又都　在量程范围内，很难判断哪一个数据正确。　（５）齿盘精度高制造工艺好　数控加工的齿盘上齿与齿之间的距离几乎完全　采用三取二逻辑￣，ｆｌＰ　３个不同原理的传感　相等。分瓣齿盘是在先加工结合面，连接紧固后采用　器测量１个信号，通过控制核　逻辑运算可以判断出　数控线切割技术加工，保证了齿盘的精度和同轴度。　其中的１个传感器故障或精度差。即使有一个发生故　障或精度差时仍可以正常工作并输出高精度的信号。　三路冗余钡４速装置采用以下三种原理测另—个信号：　１）光电编码器测速；　２）齿盘测速；　３）残压测速。　（６）事件记录　追忆事件前６　ｓ内３０组转速值、事件发生后４　ｓ　内２０组转速值。事件追忆数据掉电保持，可通过装　置上人机界面读出，为分析事件原因、观察转速动态　变化过程提供了强有力的、最方便的手段。　（２）通用的ＰＬＣ控制核心　水电厂测频装置不是大批量生产的定型仪表，　３实际应用　齿盘的安装时要注意与大轴的同轴，探头与齿　各厂家的生产工艺也难以保证，因此会出现仪表工　作性能不稳定的实际情况。选用的此种测速装置采　用成熟的ＰＬＣ工业控制产品，其稳定和可靠性能够　盘的距离要保证，探头的位置要在振动小且稳固的　位置，探头的传输信号一定要屏蔽且屏蔽层接地。　需要设置额定转速值、极对数、编码器的线数、　　保证。ＰＬＣ带人机界面显示和方便设定，并带有２路　修正系数、各报警点及报警接点的常开或常闭。标准的通讯接口。　４结论　微控制单元ＭＣＵ为辅助控制核心，在光电编码　器测速、齿盘测速和ＰＬＣ故障或退出时，残压方式　直接通过ＭＣＵ输出模拟量。　在恰甫其海水电厂三路冗余智能测速装置在信　号、电源、处理核心等三方面均采用冗余技术，其测量　的准确度、灵敏度、可靠性、自动化程度、运用能力及解　决测量技术问题的深度和广度方面均取得重大进步。　（３）冗余的双供电电源　直流电源和交流电源同时供电，任一回路断电　时，可实现无扰动切换，保证装置连续可靠工作。交　流输入采用变压器隔离。　高可靠性和高智能化是水电厂自动化设备的发　展趋势，同时也是国家和社会的发展潮流。通过恰甫　（４）光电编码器测速相对其它测速方式精度　其海水电厂选用三路冗余智能测速装置的使用介　绍，希望能为其它水电厂选用冗余智能设备的使用　高、不受干扰　推进水电厂自动化的发展。　编码器通过弹性联轴器与发电机同速旋转，编　提供一些参考，