调速器是水力发电厂的重要机电设备，其主要作用是能自动调节水轮发电机组的转速，使保持在额定的转速允许偏差内运转，以满足电网对频率质量的要求；能使水轮发电机组自动或手动快速启动，整步并网增减负荷，政党停机或紧急停机，其他直接关系到电能的质量和电站安全，经济，稳定运行。克孜尔电厂针对DT-100型调速器存在的问题，进行了彻底的技术改造，取得了较好的效果；期间也不少经验和教训值得吸取。

1、DT-100型调速器存在的问题

克孜尔电厂共装有4台混流式水轮发电机组（4×6500KW），从投入运行后DT-100型调速器存在的主要问题：

⑴由于电气问题故障率高及电液转换器对油质要求较高，如有微小赃物就可卡住电液转换器，对油路大循环，即接力器在水轮机室的，由于发电机层温度差异，结露等因素影响，油中有水的成分是难免的，由于油质不可能绝对纯净及油中水成分的存在，电液转换器卡住导致调速器自动运行困难，经常处在手动状态下运行。

⑵由于手动运行与自动运行的相互切换必须具备一定条件，无法实现无条件，无扰动的切换，所以操作步骤繁琐，切换的操作须由训练工进行。

⑶转速死区较大，调速器的灵敏度与准确性较差。

⑷机械柜中杠杆、元器件较多，维护工作量大，检修中的调整费时费力。

⑸压油泵启动频繁问题，由于转动套转动的渗漏以及其他杠杆和手——自动切换阀的渗漏都是调速器油压下降的主要原因，油压泵的频繁启动，对电解的损耗，泵体的磨损以及电接点压力表的可靠性都带来有极大的负作用，据统计调速器油压泵启动时间间隔为7min（min），针对7min油压泵启动一次，则一天要启动205次，一个月要启动6171次，因此对电厂的经济效益以及工人的维护量等都会产生极大的负效应。所以，探求一种新型的水轮机调速器是当今水力发电厂非常重要的迫切的事情。

由于以上问题的存在，使机组的安全、经济运行受到严重影响，于是电厂改用了BWT-100型步进式PLC微机调速器。该调速器的技术性能和可靠性都比较好，投入运行一年多来情况良好。

2、BWT-100型步进式PLC微机调速器的主要部件及功能

一、BWT-100型步进式PLC微机调速器的特点：

⑴取消了调速器机械液压柜内所有明管，机械液压随动系统步进式电机控制，结构简单，工作可靠，耗油量少，液压部分结构简单，集成化程度高，无管路，无杠杆，机械柜中的元器件更少，维护操作更简单、方便。

⑵空载自动跟踪电网步率，以及特有自动补偿PID调节规律，能使机组步率迅速达到同期要求。

⑶采用钢带反馈，并装配了拉紧机构红钢带以恒定的张力，消除了反馈系统中的连接间隙，死行程，保证了反馈的及时准确，从而克服了钢丝绳及钢性恢复杆的缺点。

⑷电气部分可靠性高。PLC平均无故障运行期间≥250000h，按键、旋钮元件采用进口元件。

⑸采用交、直流双路电源供电，互为行用，无扰切换。

⑹电气部分可跟踪机械手动，当机械手动切至自动或电手动时，不需任何调整，为无扰切换。

⑺由于系统结构简单，检修方便，全部解体一次，包括取出主配压阀火塞，清洗完毕，一般不超过2-3个h。

二、BWT-100型步进式PLC微机调速器的部件及功能：

BWT-100型步进式PLC微机调速器的调节系统框图（图1所示），由CPU模块、A/D模块、D/A模块、PLC电源模块、开关量输入模块、测频模块、综合放大模块及智能终端组成，CPU模块通过总线与其他模块交换信息，完成整个调节控制任务。

调节程序采用梯形图和步进顺序控制指令编程，使用适应变参数结构方法，软件由主程序和多个子程序组成。子程序包括频率测量、开机、停机、发电、PID调节及故障诊断等。主程序负责接收外部命令，显示参数，协调各子程序间的工作。调速器结构框图（图2所示），它通过测频模块，对机频和网频进行测量，将由机端来的机组频率信号和系统来的电网频率信号，经滤波后转换成数量，再由可编程控制器的中央处理单元读取，根据终端的要求和机组所处的工况不判断，然后PID运算，以数摸转换送到信号综合放大去控制电液伺服阀，从而控制导水机构的开或关。

频进电机传动装置是将电气信号转换成机械位移的装置，该装置精度非常高，它由步进电机，传动轴和凸轮组成，当步进电机接收脉冲信号后，将带凸轮传动，直接控制主配压阀针塞的上下移动，实行对接力器的控制，具有速动性好，动态性能优良的特点。

3、应用实例

克孜尔电厂装机容量4×6500KW，原来4台DT-100型调速器中1#、3#改造成目前国内最先进的PLC步进电机式调速器，改造后的试验结果如下：

3.1充水前试验

调速系统自身稳定性检查，调速器处于自动状态，bp=6%，bl=1%，Td=1s（秒），Tn=0，将油开关信号端子短接。机网频输入端与共频信号器相联，用键盘将频给fG从50.00Hz开始每隔0.3Hz变化一次，待接力器处于平衡状态后，记录频率和对应的接力器行程。特性试验结果转换死区ix=0.0234%（ix＜0.04%）；最大非线性度ε<5%。操作控制回路试验，模拟各种工况，均正常工作。

3.2充水后试验

机械液压手动空载工况，机组空载频率摆动值≤0.15%。

自动开机试验，调速器处于自动状态，机组开机时间为3.75s。

甩负荷试验，甩25%负荷时，接力器不动时间Tq=1.8s，调节时间Tp=24.5s，最大转速上升Fm=111.84s。

甩100%负荷时，调节时间Tp=38.5s，最大转速上升Fm=135s。

4.结论

综上所述，PLC步进电机式调速器是我国当今较先进可靠的调速器，它具备机械和电液调速器的优点，并克服好机械调速器和电液调速器的缺点，是当前机械调速器和电液调速器改造和发展的方向。

作者：阿木提.库尔班 高级工程师 新疆新水股份有限公司克孜尔水厂

艾尼瓦尔.努尔 工程师 阿克苏地区水利水电勘测设计院

吐尔洪.艾买尔 工程师 新疆新水股份有限公司克孜尔水厂