水輪機調速器抽動故障及消除措施

【摘要】：就目前發展而言，我國水輪機建設發展速度較快，并在規模及技術上都有了顯著地提高，可以說我國水輪機的制造發展技術已經達到世界先進水平的行列。但是也應該看到其存在的不足，文章主要針對水輪機調速器等方面的問題進行簡要的分析與總結，并結合實際情況，找出發生問題的原因所在及提出了合理化的解決方案，供相關人員參考。

【關鍵詞】水輪機；調速器；抽動故障；消除措施

引言

水輪機調速器抽動故障，對整個水輪機操作的影響較為明顯，嚴重時還會引起其他故障，而且抽動故障具有偶發性、突發性的特征，增加了調速器的運行壓力，進而為水輪機的運行埋下安全隱患。為了提高水輪機的性能，確保水輪機的運行能夠達到國家的標準，由此提供穩定、優質的電能。

一、引起抽動故障的原因

引起水輪機調速器抽動可以從兩種情況進行分析，第一種情況，孤立電網運行機組，這種水輪發電機組的出力受孤立電網用電負荷的影響非常大，孤立電網用電負荷變化大，發電機組的出力要跟隨其變化，此情況下，水輪機調速器要保持機組出口發電頻率在50Hz（我國電網工頻標準）左右，調速器調節頻繁，抽動非常大。第二種情況，并網運行機組，這種水輪發電機組的出力，由水電站自身水利因素和電網調度的控制，網頻非常穩定，基本保持50Hz不變（變化不超過+0.2Hz），調速器調節相對較小，此情況下，調速器波動主要由其自身性能決定。下面主要分析第二種情況引起水輪機調速器抽動的原因及其消除措施。

（1）水輪機調速器主配壓閥閥芯位移傳感器主要是用來進行主配壓閥活塞的位移，其可以作為一種轉換的電氣信號，對調速器中傳輸的信息做到及時的收集和處理，從而依據傳輸的信息對主配壓閥的位置進行有效的監測。如果水輪機在一種不平衡的環境下進行運行，水輪機中的主配壓閥位置沒有定期進行有效的調節，則會使得水輪機調速器在運行的過程中，出現不平衡的現象，這樣就會引發水輪機調速器系統出現抽動故障，這種故障的出現會造成水輪機中的調速器出現磨損的問題，從而進一步加劇了水輪機調速器的不平衡，使得機械液壓出現抽動故障，對水輪機安全運行造成極其嚴重影響。

（2）水輪機導葉反饋信號的波動頻率較大也會造成水輪機調節器（改為調速器）出現抽動故障。在水電機組安裝容量一定的情況下，對水輪機調速器控制裝置進行安裝，一般來說，控制裝置主要被安裝在發電機層，其與導葉接力器管路足有10m以上的距離，這樣的長距離，會使得機組在運行的時候，所產生的振動幅度相對較大，而振動幅度的加大會使得輸出的信號受到干擾，從而無法連貫并且及時地進行信息的輸出，進而造成主配壓閥出現抽動的現象。隨著振動的頻率的變化，導葉反饋也會發生一定的變化，這樣就會使得控制系統無法進行信息的收集，控制系統無法掌握內部振動的情況，無法對抽動現象進行有效的控制，從而使得抽動進一步加劇，這就會引發水輪機調速器主配壓閥出現上下抽動現象，從而影響水輪機運行。

二、水輪機調速器抽動故障及消除措施

1、設置壓緊行程

設置壓緊行程主要是針對水輪機調速器的主閥結果，在水輪機調速器安裝或調試時采取壓緊行程方式。設置壓緊行程的處理措施，必須在停機的狀態下才能完成。例如：在水輪機調速器設置壓緊行程時，設置主閥伺服控制信號，維修人員主動控制伺服信號，以此來平衡信號波動，待運行信號平穩后，即可防止主配壓閥的閥芯抽動，有利于提升調速器的運行性能。壓緊行程是水輪機調速器解決抽動的基本方法，也是最簡單的調控方法，此類方法僅應用在主閥引起的抽動故障中，需要由專業的維修人員進行設置操作，控制信號的同時，促進信號波動平衡，尤其是信號波動頻率，避免影響調速器的性能，一方面改善水輪機調速器的壓緊行程，另一方面優化主閥的運行與控制，排除調速器抽動故障的影響。

2、修改水輪機調速器數字閥控制和優化參數

為最大程度上減少或者避免水輪機調速器系統信號的震蕩及變化，可借助延時停止調速器數字閥輸出的方式。對水輪機調速器參數的優化，可采用增強PID算法。參數優化后，需及時在主閥數組中，將此偏差進行剔除，從而使被調節的量近乎于設定的目標值。需加以重視的是，水輪機調速器會在參數變化緩慢的情況下，產生比例和微分通道近乎于不起作用的現象，可通過對調速器的參數進行進一步調節，以實現水輪機調速器功能穩定、防止抽動故障發生的目的。

3、濾波處理

（1）空載狀態下的濾波處理，此狀態的濾波處理較為簡單，維修人員調整主配壓閥，調整后可以過濾掉影響輸出信號的干擾波，為主配壓閥信號傳輸提供非干擾的環境，保障主配壓閥信號準確，才能排除干擾源的影響，防止調速機（改為調速器）抽動；（2）運行狀態下的濾波處理，不受增減信號的干擾，維修人員在濾波處理方面，先將比例伺服閥控制中的信號做清零處理，再根據調速器的抽動狀態，實行濾波處理，采取非頻率調節的方法，直至伺服閥的工作狀態達到穩定，既可以解決調速器的抽動故障，又可以延長比例伺服閥的使用壽命，體現了濾波處理的效益和效率。

4、更換導葉反饋及安裝位置與主配壓閥閥芯位移傳感器

水輪機導葉反饋安裝于導葉接力器支座上。其采用直線電位器的形式，在開機后，導葉反饋的振動幅度比較高，反饋信號就容易產生波動現象，這樣就使水輪機調速器產生抽動障礙。故借助改變導葉反饋裝置的形式，在把機械轉換裝置安裝于水輪機層，從而有效的避免了振動問題干擾。依據差動變壓器的工作原理，該類位移傳感裝置，利用套在線圈中的鐵芯在管內的移動，以達到對位移測量的目的。通過更換位移傳感器，主閥閥芯位移傳感器平衡點易磨損的問題就得到了有效解決，并且從使用情況觀察，水輪機調速器長期運行的要求能到完全得到滿足。

結語

由于水輪機調速器系統是一套自動控制系統，某一個環節出現問題，就有可能使整個調速器系統不穩定。因此，需要結合多方面因素進行綜合分析，逐步完善水輪機調速器性能，以提高自動控制設備的可靠性，在保證水輪機調速器系統本身可靠穩定運行的同時，滿足水輪機調速器的標準，達到電網的響應要求。

參考文獻：

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