水輪發電機組調節系統調試中的常見故障分析

摘 要：要想確保電力體系的運行穩定，就要保證調速器運行合理。所以，規定它和調節客體組合得到的調節體系有非常良好的調節特點。本文具體的論述了調節體系的數值和它對體系性能的影響，而且分析了調試中時常會出現的一些不利現象。

關鍵詞：調節系統；調速器；調試；故障分析

1 概述

水輪機調速器是水電廠內用于直接控制水輪發電機組轉速的專用設備， 其掌控著機組的開啟運行和負載的增減等很多步驟，而且可以確保機組以非常穩固的模式來運行。它的穩定性以及安全性關乎到機組甚至是總的體系是不是可以有序的運行。所以在投產之前的時候要對機組進行細致的調節，分析其存在的問題，進而將其排除，確保機組的運行穩定。而且，投產之后對調速器的所有問題的分析也是很有意義的。

2 調速系統參數

2.1 調節對象的參數

該參數對那些已經建設好的水電站來講通常是不會變化的，它只是可以顯示調節客體的動態性，同時還是選取和調節數值的參考信息。

2.1.1 水流慣性時間常數T？棕

水流慣性時間常數T？棕表示引水管道中的水流在額定水頭作用下流量Q從零到額定流量所需的時間。水流慣性時間常數表達式為T？棕=？撞 LV/gHr。

式中：L-相應每段過水管道的長度m；V-相應每段過水管道的流速m/s；Hr-水輪機設計水頭m；g-當地重力加速度m/s。T？棕是導致體系不穩固和品質變差的關鍵要素，如該數值越大的話就越容易影響到它的穩定性。

2.1.2 機組慣性時間常數Ta

該數值體現機組在特定的力矩效益下，轉動速率從零增加到特定速率所需的時間。它的高低表示著機組自身的慣性高低。

Ta表達式為：Ta=GD2·n2r/365Nr

式中：GD2-機組飛輪力矩（kN）；nr-機組額定轉速（r/ min）；Nr-發電機額定功率（kW）

此處分析的僅僅是機組自身的機械慣量，其較適合混流式的設備。而對于低水頭軸流式或貫流式機組， 轉輪內液流的旋轉是要考慮的。該數值在調節的時候可以降低速率的偏差。該數值越大的話對于體系的穩定性來講越有好處。

2.1.3 機組綜合自調節系數en

機組綜合自調節系數en是增加調節系統穩定性和改善動態品質的有利因素。en=eg-ex。

ex表示導葉開度a和水頭H不變時水輪機力矩對轉速的相對變化率， 又稱水輪機自調節系數，一般< 0。eg表示在某一工況下發電機負載力矩偏差對轉速偏差的變化率，又稱發電機負載自調節系數，一般>0，且接近于1。故en通常>1。水輪機工況的變化對ex有影響， 頻率變化、電網電壓變化、電網電壓隨頻率變化這些因素對eg有影響。

2.2 調速器的參數

2.2.1 永態轉差系數bp

永態轉差系數是指調速系統特性曲線上某一規定運行點處的斜率的負數。在電液調速器中是用相應的反饋電位器來調節， bp 值的最大可調范圍一般為0～10%，在這一范圍內連續可調。該數值并非是結合體系的性能來變動的，是結合機組在體系里的地位和負擔的負載等要素來明確的，其由電力體系的調度所明確。對于大容量并參與系統調頻的機組， bp值相對選擇較小值； 對于帶基本負荷或小容量機組， bp值一般選偏大值。

2.2.2 暫態轉差系數bt

對于軟反饋來講，它的意義是減慢設備在動態時期的調節性，以此來控制過調節的問題，確保體系穩定。該數值變大的話，對于穩定性來講是有益處的。不過，當其超過特定的程度之后，就會形成反作用，影響速率。

2.2.3 緩沖時間常數Td

Td表示暫態反饋存在的時間長短。該數值越大，其控制調節的意義就越顯著，其和上述內容是協調的，掌控著調節的品質。不過如果太大的話就會使得轉速差值太高，使得調節用時增加。

2.2.4 加速度時間常數Tn

Tn又稱微分時間常數，它顯示的是微分作用高低。對于該項校正作用來講，其僅是在特定的數值區間中才會對體系的穩定性有益處的。該項校正可以測量速率的變動性規律，在初始時期使得導葉的開度出現了很大的改變，提升了速動性特點。該數值越大，就表示著速動性越良好，不過也會發生過調節的問題。

3 電液調速器典型框圖

對于調節體系來講，調速器是非常關鍵的組成要素，通常是由電氣方面和液壓傳動體系組合得到的，它的具體圖示如下。

它的理念是： 電氣信號與接力器反饋信號在綜合放大回路內比較放大， 其輸出信號作為電液伺服閥的輸入信號， 使電液伺服閥產生與電壓（電流）成比例的位移， 再通過引導閥、輔助接力器放大， 使主配壓閥產生相應位移， 直到主接力器反饋位移信號與電氣信號在數值上相等為止。

4 調試過程中出現的問題分析

當安好調速器之后，在運行之前的時候要對其全方位的調節。如果得知其合乎相關的標準和設計規定之后，才可以將其運行。因為原件的品質和設計以及生產等要素的存在，在總的調節體系中會碰到很多的問題。

4.1 無法通過手動開啟液壓

導致這種問題的緣由有如下的一些。 （1）手自動切換閥油管接錯位；（2）緊急停機閥處于排油狀態；（3）主配壓閥活塞被卡于關機側；（4）接力器活塞被卡。在分析緣由的時候，要先檢測壓力油是不是連接到輔助接力設備中。假如其已經有序的聯通，但是主閥還是沒有運行的話，就表示這種問題是因為上述的第四個原因導致的。假如主閥已經運行的話，就表示問題是因為第一個原因導致的。

4.2 自動開機不成功或手動切至自動時接力器立即全關

當調速器手動運行之后，再對其自動運行。當自動開啟的時候，無法成功的運行。這種問題關鍵是由于電氣區域或是伺服閥出現了問題。具體為：綜合放大器無輸出信號或只有關機信號輸出； 開度限制電位器空翻， 無開機信號輸出； 開限電機故障， 開限打不開； 導葉平衡位置偏關， 開啟的時候電流太小導致閥門朝著開機的方向運行。

5 結束語

機組調節體系調試時期 出現的問題非常多，文章進行了大體的論述，問題的類型和導致問題的緣由在后續的活動中還要進行深入的探索。

參考文獻

[1]沈祖詒.水輪機調節[M].北京：水利電力出版社.

[2]郭中.中小型水輪機調速器的使用與維護[M].北京：水利電力出版社.