水輪發電機調速器維護與故障處理

羅定市七和水電站 527200

摘要：調速器是承擔著水輪發電機組啟停、頻率控制、負荷調整與分配等功能的關鍵設備，維護好調速器才能使發電機組安全穩定地運行，因此本文對水輪發電機調速器的維護與故障處理作了分析。

關鍵詞：水輪發電機；調速器；維護；故障處理

水輪機發電機調速器是通過調節機組導葉開度的大小來實現對水輪機轉速的控制，而水輪機轉速是維持發電額定頻率的關鍵因素，我國電網允許的頻率范圍為（50±0.2）Hz[1]。此外，水輪機發電機調速器還是適應電網負荷增減、承擔預定負荷分配、滿足發電機組自動或手動快速啟動以及正常或緊急停機需要的重要控制設備[2]。可見，水輪發電機調速器的維護與故障處理是水電站安全、可靠生產的基本保障，因此本文對有關內容作了分析。

1 水輪機發電機調速器的維護管理

1.1 維護要求

前已述及調速器在水電站生產中的重要性，為了減少故障隱患并延長調速器設備無故障間隔時間及使用壽命，對運行值班人員提出了一定要求，其中包括認真學習和掌握有關調速器設備的監視檢查與維護要領，必須按規定對調速器設備進行運行狀態監視、檢查和維護，交接班時必須對調速器設備狀態變化情況及需要注意的問題交代清楚。調速器的工作條件要求如下：（1）發電機組轉速擺動相對值，對中小型調速器≯0.3%～0.4%；（2）調速器環境條件為氣溫-5～40℃，相對濕度<90%，且不受酸、堿、鹽、爆炸性氣體、灰塵等影響；（3）調速器系統用油品質需滿足相關要求，且油溫在10～50℃范圍內；（4）調速器油壓裝置正常油壓范圍不得超過名義油壓的±5%，調節過程中油壓范圍不得超過名義油壓的±10%。

1.2 日常維護

日常巡視檢查時，重點檢查以下項目：（1）觀察機組轉速、導葉開度等參數，分析判斷機組運行狀態是否正常；（2）檢查機組頻率與電網頻率是否一致，并根據有功功率的變化判斷機組運行是否正常；（3）檢查當前運行水頭與顯示水頭是否一致，若人工設定水頭與實際運行水頭不符應進行調整；（4）調速器進行動態調節時，應對照機組轉速、導葉開度、平衡表顯示值、機組負荷之間的關系，以分析判斷是否存在故障；（5）經常性地觀察調速器“手動/自動”運行方式，以判斷調速器是否存在故障；（6）根據調速器運行參數調整變化情況，判斷調速器運行的穩定性及參數匹配性；（7）進行特定操作時，應注意觀察接力器鎖定狀態，這些操作包括正常開機、正常停機及故障緊急停機等；（8）觀察調速器電氣柜內元件是否正常，有無接線斷開現象；（9）觀察調速器機械柜內元件是否正常；（10）觀察接力器油缸、油管路、閥門是否存在滲漏現象，接力器油缸鎖定位置是否恰當，閥門狀態是否正確；（11）保持工作環境清潔，做足防塵、防水、防潮措施；（12）調速器定期換油，正常情況下每年應換油1次，新裝或大修后應2個月內換油1次；（13）調速器油壓裝置濾油器應每周清理1次，如果濾油器前后壓差超過0.2MPa時應立即清理；（14）每周應對調速器工作油泵與備用油泵倒換1次，避免備用泵長期不用而出現故障；（15）每月應至少檢查1次事故停機電磁閥動作情況，防止動作失靈；（16）定期對比分析相關檢測數據與廠內試驗數據的差異，以判斷調速器是否存在故障隱患。

2 水輪機發電機調速器的常見故障處理

2.1 因調速器導致的整機故障

（1）自動開機失敗。先檢查開限有沒有打開，若沒有打開可檢查二次接線、微機調節器板卡有沒有問題；若開限已打開而轉速不夠，可進一步檢查頻率測量環節以及水頭是否較低。（2）空載過速。檢查導葉反饋有無斷線、反饋傳感器是否存在偏差、微機D/A轉換器是否存在故障，對最后一種情況應更換板卡處理。（3）調負荷不準或溜負荷。故障現象為增減負荷卡滯、接力器拒動、負荷自動減載或加載。對增減負荷卡滯，可檢查或重新整定參數。對接力器拒動，可檢查電液伺服閥、功率給定單元并作處理。負荷自動減載或加載，可檢查電液伺服閥、D/A轉換器、調相令節點、微機CPU、微機調速器電源接地、機組運行點等，并作相應處理。

2.2 機組并網時轉速和出力擺動

如果調速器質量不佳或發電機組性能較差，可能出現運行不穩定的情況，并表現為轉速和出力周期性的擺動、非周期性擺動兩種情況。對于周期性的擺動，可能由電網頻率波動引起，也可能是發生了某種共振，如轉子電磁振蕩或機組引水管道水壓波動與調速器發生了共振。通過示波器錄波比較導葉接力器位移波形與電網頻率波形，如果一致可判斷為由電網頻率波動引起，這種情況應重新整定調速器參數。共振也可通過錄波比較來分析，如調速器波形與共振源波形一致可判定故障性質，解決辦法是通過改變緩沖時間Td來調整調速器自振頻率。對于非周期性的擺動，可能由于多臺并列運行機組調速器參數整定不合理引起（如轉差系數bp整定值太小而緩沖時間Td相差較大），或水輪機空蝕引起效率突然下降，亦或油壓漂移引起。參數整定不合理應重新整定參數，水輪機空蝕引起的擺動是偶然性的，可加強監視調節系統的調節趨穩過程。油壓漂移引起的擺動必須更換電液伺服閥來解決。

2.3 機組甩負荷時的故障

如甩負荷后轉速太快，這可能是導葉關閉時間不合適，可分析錄波參數變化來分析判斷，可調小導葉關閉時間參數Ts來處理。如水壓太高，可能是導葉關閉時間參數Ts太小所致，通過錄波結果并檢查配壓閥動作進行判定，可調大Ts來處理。若轉速和水壓同時升高太大，可能是水輪機與實際水頭不相適應，可通過調整調壓閥、改變導葉關閉規律來解決。

2.4 其他故障分析處理

（1）功率故障，由調速器功率變送器故障或互感器PT、CT斷線引起。故障特征是故障燈亮，并網后工作在功率模式時會切換到開度模式。解決辦法是修理變送器或檢查PT、CT接線。（2）功率給定故障，由遠方功率模擬量信號故障引起。故障特征是故障燈亮，并網后工作在功率模式時會切換到開度模式。解決辦法是檢查端子有無遠方模擬量信號（4～20mA）送達。（3）水頭故障，由遠方水頭模擬量信號故障引起。故障特征是故障燈亮，采用自動水頭模式時會切換到手動水頭模式。解決辦法是檢查端子有無遠方模擬量信號（4～20mA）送達。（4）齒盤測頻故障，由接近開關與齒盤距離太大或接近開關斷線引起。故障特征是故障燈亮，并且齒盤測頻顯示50 Hz。解決辦法是檢查接近開關與齒盤距離是否合適，檢查接近開關接線有無問題。（5）殘壓測頻故障，由殘壓測頻整形板故障或互感器PT斷線引起。故障特征是故障燈亮，并且殘壓測頻顯示50 Hz。解決辦法是更換殘壓測頻整形板或檢查互感器PT接線。（6）機頻故障，由測頻回路熔斷器熔斷或測頻元件損壞所致。故障特征是中控室顯示調速器故障，現場顯示機頻故障。開機過程中出現應改為手動開機模式；并網過程中出現有容錯功能調速器仍可繼續運行，否則應改為手動運行模式。

3 結語

目前，中小型水電站水輪發電機組機械調速器或電液調速器大都已被微機調速器取代。微機調速器具有結構簡單、性能優越、操作方便的特點，但受到多種因素影響，微機調速器也會發生各種故障，所以要加強維護并針對故障特征進行有效處理，以確保水電站安全可靠地生產。

參考文獻：

[1] 白中狀.沖擊式水輪機調速器維護及故障分析處理[J].云南水力發電，2014，30（1）：117-118，131.

[2] 武守華.基于水輪發電機組調速器的故障研究與維護分析[J].水電與抽水蓄能，2015（15）：9-10.