华电云南发电有限公司以礼河发电厂 654200
摘要:本文通过对以礼河水电厂三、四级电站水轮机调速器进行分析，针对其存在的问题提出几点建议，并制定出调速器喷针位移传感器技术改造方案，以供参考。
关键词：三级电站；CJT4/2型；调速器；传感器技术；改进
一、方案背景（设备概况及现状）
以礼河发电厂三、四级电站水轮机共8台，每台主机装机36MW，为捷克原产横轴双转轮四喷嘴冲击式发电机，其调速器在2010年改为武汉长江控制设备研究所研制的PCC序列CJT4/2型四喷针冲击式水轮机调速器，其测量四个喷针以及折向器开度所用的传感器为ASM拉绳式位移传感器。
近六年来，三、四级电站的调速器在运行期间经常发生抽动，多数是位移传感器老化受损（有抽动现象更换传感器后正常）造成的，调速器抽动一直影响着机组的安全稳定运行，具体有以下几个情况：造成自动开停机无法顺利完成并且需要人为干预、在负荷调节时精度不高、出现抽动投入大量的人力物力进行调节处理、每年每台机组基本上要更换3个ASM拉绳式位移传感器。
二、调速器抽动表现
调速器抽动是在机组空载或并网运行工况、自动平衡状态下，喷针接力器等幅或非等幅周期性快速往复移动，严重时动幅较大，其表现为：调速器主配压阀不停上下抽动，压油装置油泵启动频繁，机组有功功率不能稳定运行在某一给定值，而且一直在波动。
三、改造的必要性（改进目的）
喷针的位移传感器是调速器的测量单元，为调速器提供喷针、折向器开度信息。
改造喷针位移传感器是为彻底解决三、四级电站PCC序列CJT4/2型四喷针冲击式水轮机调速器因传感器造成调速器抽动的问题，以电厂节约生产成本和人力物力，同时也增加机组的运行小时数。
四、改造方案
Ⅰ、现有情况分析
1. CJT4/2型四喷针冲击式水轮机调速器所用传感器有5只。分别用于单号轮上喷针、单号轮下喷针、双号轮下喷针、双号轮上喷针、折向器。分析机组开停机及正常运行时五只传感器实际工作情况：开停机折向器动作开关各一次，喷针是频繁动作；正常运行时，折向器只有在减负荷的情况下折向器挡水才动作，喷针是在整个负荷调整过程中都存在频繁动作。由此得出折向器和喷针的传感器工作状况是不一样的。
2.ASM拉绳式位移传感器结构及工作原理：电位器、钢丝拉绳、.恒力发条弹簧、增益放大电路、.铝合金外壳。
开起时，喷针动作作用于拉绳上，拉绳带动电位器滚轮转动改变电位器的数值，再通过增益放大电路输出4-20mA的标准信号。关闭时，完全由恒力发条弹簧的弹力来收缩改变电位器的数值。
3.喷针位移传感器与折向器位移传感器工况对比
不同点：工作状况不同，开停机折向器动作开关各一次，喷针是频繁动作；正常运行时，折向器只有在减负荷的情况下折向器挡水才动作，喷针是在整个负荷调整过程中都存在频繁动作。由此得出折向器和喷针的传感器工作状况是不一样的。
相同点：都是拉绳式电阻位移传感器，所以结构原理相同，由恒力弹簧、电位器、钢丝拉绳、增益放大电路组成，动力开启时，作用于钢丝拉绳上的力量大于恒力弹簧力时，钢丝拉绳运动带动电位器改变电阻，再通过增益放大电路变换成计算机可识别标准信号。
4.由于拉绳式位移传感器安装在喷针上，在正常运行状态下，有机组振动、频繁调整负荷、恒力弹簧长期处于受压状态等因素的影响，恒力弹簧会产生疲劳。在关闭时，由于作用于钢丝拉绳的力量小于恒力弹簧时收缩改变电位器阻值，当恒力弹簧受损时就会对传感器测量数据产生影响，从而降低其传感器的寿命。喷针在运行时频繁动作，在一定程度上会对位移传感器的恒力弹簧造成不可恢复性的损伤，所以在某个负荷段或者整个运行过程会产生抽动。
Ⅱ、造成抽动的原因分析
喷针频繁动作，拉绳式位移传感器恒力发条弹簧受损，不能够及时反应真实位移。
Ⅲ、提出可行性方案
将ASM拉绳式位移传感器改为拉杆式位移传感器，不采用恒力弹簧，把位移传感器开关动力能量都转移到接力器上。
DTP11-200拉杆式传感器的特点：
磁致伸缩位移传感器通过非接触式的测控技术精确地检测活动磁环的绝对位置来测量被检测产品的实际位移值的。
由于作为确定位置的活动磁环和敏感元件并无直接接触，因此传感器可应用在极恶劣的工业环境中，不易受油渍、溶液、尘埃或其它污染的影响，IP防护等级在IP67以上。此外，传感器采用了高科技材料和先进的电子处理技术，因而它能应用在高温、高压和高振荡的环境中。传感器输出信号为绝对位移值，即使电源中断、重接，数据也不会丢失，更无须重新归零。由于敏感元件是非接触的，就算不断重复检测，也不会对传感器造成任何磨损，可以大大地提高检测的可靠性和使用寿命。
磁致伸缩位移传感器是根据磁致伸缩原理制造的高精度、长行程绝对位置测量的位移传感器。它采用非接触的测量方式，由于测量用的活动磁环和传感器自身并无直接接触，不至于被摩擦、磨损，因而其使用寿命长、环境适应能力强，可靠性高，安全性好，便于系统自动化工作，即使在恶劣的工业环境下，也能正常工作。此外，它还能承受高温、高压和强振动，现已被广泛应用于机械位移的测量、控制中。
拉杆式和现用拉绳式位移传感器简单对比：1）.拉绳式开启动能来源于喷针或者折向器机械能，关闭动能来源于恒力弹簧。拉杆式的开启动能和关闭动能都来源于喷针或折向器的机械动能。2）.拉绳式传感器的工作环境要求：干净整洁无油污、不能影响或者触碰钢丝拉绳，拉杆式能承受高温、高压和强振动、耐摩擦。Clake（克拉克）DTP11-200拉杆式传感器动作的能量都来源于喷针。不存在由于运行产生损伤的情况。
具体图纸如下：
五、该方案前期试验情况
2017年11月在三级电站4号机组B下喷针将ASM拉绳式位移传感器更换为Clake（克拉克）DTP11-200拉杆式传感器，运行至今，运行情况良好，没有接到相关缺陷的反馈。
六、预期经济价值和应用前景
1.直接经济价值
每年平均更换24只传感器，每只传感器购买价格5000.00元，5000*24=120000元；
2.间接价值
节省处理调速器抽动所投入的人力物力；
提高机组的可靠运行效率；
有利于机组安全稳定运行。
3.积累经验，为以后结合实际工作状况，选择合理的元器件设备做准备。
七、结语
综上所述，通过技术改造，设备运行至今，运行情况良好，没有接到相关缺陷的反馈，为机组安全稳定运行提供了一定保障，同时也为电厂带来了一定的经济效益。
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论文作者:宋发林
论文发表刊物:《科技新时代》2018年6期
论文发表时间:2018/8/10
标签：调速器论文; 恒力论文; 传感器论文; 位移传感器论文; 弹簧论文; 机组论文; 动作论文; 《科技新时代》2018年6期论文;