蓮花發電廠調速器過速故障的分析及處理

劉仁亮

（黑龍江牡丹江水力發電總廠，黑龍江 牡丹江 157000）

1 概況

蓮花電廠4號機組的調速機在2008年9月進行了更換改造，將用了十幾年的環噴式電液轉換器淘汰，更換為武漢四創自動設備有限公司制造的步進電機式BW（S）T-PLC型調速器。BW（S）T-PLC型雙可編程微機調速器是以施耐德可編程控制器（PLC）為控制核心，以無油電轉作為電液轉換環節，以機械液壓系統作為執行機構，組成的一種新型微機調速器。克服了目前步進式調速器存在的缺陷，真正實現了電液轉換機構不用油、斷電自保持、全數字化、免維護、可靠性和調節品質高。

2 事件經過

2010年5月13日早上5時23分，4號機組啟機，在啟機空載過程中，出現了電調故障，調速器A、B套測頻故障，過速PT及齒盤115%事故配壓閥動作，PT過速150%等報警信號，電子開關分合等工況。通過現場查看，發現4號機組在停機狀態時平衡表顯示為0.3，正常情況下機組處于備用狀態時，平衡表應該為負值。檢測調速器導葉反饋與監控系統接力器行程電量不一致，而后進行了調速器和外接信號發生器的測頻回路檢查，調速器觸摸屏上顯示的機頻信號與信號發生器所發出的信號一致，說明測頻回路正常。機組空載試驗，調速器收到開機令，但導葉無反饋，平衡表顯示依然為0.3，機組手動停機，再次空載情況依舊。運行人員將調速器切為機手動，手動開機導葉開度為11.7，機組頻率在46.5左右，切回自動位置，查看調速器PID輸出有數值，但機組頻率與導葉反饋無變化，切為電手動后動作減開度把手，機組頻率與導葉無變化，后導葉機手動開機，機組一切正常，機組停機后平衡表顯示為-1.1。

3 事件分析及處理

采用監控系統對當時調速機運行中的各項采樣值進行分析，為了能詳細清晰地表述，選取一張正常運行狀況下的調速機參數采樣值截圖，以及一張故障狀況下的調速機參數采樣值截圖，進行比對說明，見圖1、圖2。

圖1中，紅色線為倒水機構導水葉開度的換算值，即接力器行程值。藍色線為調速機PID綜合放大輸出值，即步進電機驅動模塊的開入量。黃色線為調速器以外的采樣設備報送的接力器行程值，它與紅色線互為校對。它們都對藍色線PID輸出作出一致趨勢反映，隨著藍線變化而變化。

圖1 調速機正常運行參數采樣值

圖2 調速器異常運行參數采樣值

圖2中參數的顏色設定與圖1相同。從圖2中可以看出以下幾點：

（1）紅色線互校于黃色線，證明兩處采樣設備有足夠的可信度，采樣值可以作為可靠的分析依據。

（2）圖中兩次出現反趨勢運動現象。第一次反趨勢出現在調速機分段開啟導葉的減速開啟段，可見開度是此時開始背離指令的，并且可見此時機構已脫離指令的控制，出現了處于手動態才有的關向運動狀況。經判斷應是PID減小輸出的趨勢速率到S2時，對應原有導葉打開速率S1，產生了一個遞減的速率差值s，致使電機響應s值向關側向運動M，以減小導葉的打開速率，因步進電機的反饋發卡而沒能在第一時間饋送實際步進位置值-M，去平衡掉這個趨勢M，導致電機向關向過運動。并由于導葉的逐漸關小，導致其后PID逐漸加大輸出趨近于N，由N對應的電機步進值也就逐漸由關向轉為開向，間接地平衡掉速率差值帶來的電機向關側向運動趨勢，并逐漸轉為開向趨勢。

（3）紅黃兩色（以下稱為反饋線）明顯滯后于PID輸出，圖例時間換算顯示為7～9 s。由此分析，PID每一次換向都是需要達到極值后才能調動電機隨動，經判斷可能為機械液壓隨動系統或步進電機反饋系統的系統故障。因此，更換了步進電機并且重新調整步進電機的零點位置，重新啟機到空載后，機組運行正常。

4 結論

調速器系統是一個離散的魯棒系統，它的調控量具有實時性和不可預知性，因此，它的故障也具有一定的隨機性，因而為調速機故障的分析與處理帶來了一定的難度。在實踐中發現以監控系統為依托、以歷史庫加數據分析為手段的調速機故障鑒定方法，具有檢查方便、數據精確、狀態顯示直觀等特點，對于快速確定故障點，進而解決故障有非常大的幫助。