水電站水輪機調速器故障原因及處理方案

程剛 國網新源控股有限公司豐滿發(fā)電廠

水電站水輪機調速器關系著水電站的正常運行情況。而作為水電站的工作人員，要想保證水電站在安全、穩(wěn)定的環(huán)境下運行，就需要對影響其水輪機調速器的各種故障進行分析，并以此制定科學合理的故障解決方案。

一、水電站水輪機調速器運行原理

一般情況下，水電站水輪機調速器包括：電氣柜、機械柜、液壓操作執(zhí)行機構、壓油裝置以及測頻裝置組成。其在運行中是按照導葉控制原理進行的，根據(jù)反饋值偏離給定值之間的偏差信號，電信號會通過PID進行運算，由微機調節(jié)器將已經運算后的電信號轉換成機械位移信號，這其中需要經過伺服電機位移轉換器來完成電信號的轉換，對導葉的開度進行調整，改變水輪機的流量，進一步對水輪發(fā)電機組的轉速和出力進行控制。

二、水電站水輪機調速器常見的故障原因分析以及對應的處理方案

（一）工作電源電壓故障

1.故障原因分析：水電站在進行調速器調速時，工作人員給調速器電源板中同時接上了直流操縱操作電源和交流操作電源，通電以后，發(fā)現(xiàn)線路中的部分設備不能進行正常工作，對電源板裝置的輸出電壓進行測量，發(fā)現(xiàn)其輸出電壓為9V。但是在正常運行的情況下，此電源板裝置的輸出電壓為24V，由此可以判斷出是水電站水輪機的調速器工作電源電壓出現(xiàn)了問題。通過相關人員對接入直流電源的流程進行分析后發(fā)現(xiàn)，導致調速器工作電源電壓出現(xiàn)問題的原因有2種：一種是直流電源在接入電源板裝置時，操作技術不正確造成的，另一種是調速器電源板本身就存在著問題。

2.處理方案：針對以上分析出來的兩種情況，工作人員進行采取了下列措施。在調速器處理系統(tǒng)被接入到電源板的工作電源之前，對交流線路、直流線路以及調速器之間的連接情況進行了檢查，保證線路的各個接線方式都是正確的，并且其電壓的等級處在合理的范圍之內。

（二）調速器異常波動運行故障

1.故障原因分析：水電站水輪機處于手動控制的運行狀態(tài)時，水輪機則可以獲得高效率的穩(wěn)定運行，而如果切換到自動運行狀態(tài)時，調速器就會出現(xiàn)導葉和漿葉頻繁交換調節(jié)的現(xiàn)象，并且調節(jié)的幅度極大，嚴重的甚至會導致機組停機，直接影響到了水電站處理系統(tǒng)的正常運行。當水輪機調速器處在不同的控制方式的運行狀態(tài)時，其兩者之間的差異性特征是非常明顯的，對此現(xiàn)象進行分析后發(fā)現(xiàn)，造成此種故障的原因有2個：一個是電器方面出現(xiàn)故障造成的，另一個是機械液壓方面出現(xiàn)故障造成的。

2.處理方案：對以上2個故障原因進行分析后，給出了如下的處理措施：在電氣方面，對導葉和漿葉的控制元件進行檢查，其中導葉或者漿葉的開度、頻率以及相關的測量原件等都會造成控制元件的故障，所以要對導葉或者漿葉的開度、頻率、水位以及相關的測量數(shù)據(jù)的數(shù)值進行檢查，檢查其是否出現(xiàn)異常，還要對導葉的主配閥門進行檢查，看閥門內有沒有東西卡住等。另外，還要對電氣回路和電器元件進行檢查，對相關的傳感器回路、測頻回路以及測頻模塊等元器件進行檢查，要保證各電器元件以及各電器回路都處在正常的運行情況下。

（三）調速器導葉、漿葉故障

1.故障原因分析：當水電站調速器電氣柜斷電后需要重新上電使用時，導葉、漿葉以及水輪機水頭則一直處在故障的狀態(tài)下，對電源模塊的輸出電壓進行測量后發(fā)現(xiàn)，電源模塊的電源電壓為0V，并沒有輸出24V或者5V的電壓，并且同時信號反饋系統(tǒng)也出現(xiàn)了異常。對造成此種故障的原因進行分析后，得出如下結果：一是由于導葉反饋越限導致導葉轉切到了手動控制的狀態(tài)下。導葉所反饋出來的信息是電流信號，其范圍應該在4～20mA。而當導葉反饋的數(shù)值不在這個范圍內就說明導葉的反饋出現(xiàn)了故障。一般情況下，此種故障在導葉全關或者信號線脫線的情況比較容易發(fā)生，此時，由于電流信號受到了干擾或者出現(xiàn)了不穩(wěn)定的情況，使得真實數(shù)值與判斷出來的數(shù)值出現(xiàn)了差異，所以就發(fā)出了故障信號；二是由于導葉反饋回路的原因造成了此種故障。通過對電壓進行側測量后，發(fā)現(xiàn)導葉反饋的電源模塊出現(xiàn)了接地的現(xiàn)象。然后采用逐步檢查，縮小了故障點的范圍。

2.處理方案：對以上兩個原因給出了具體的措施：首先，對于越限的處理，對導葉的反饋線進行屏蔽處理，防止信號受到外界的干擾。根據(jù)越限故障信號，修改判斷導葉反饋故障的程序，從而對一些干擾的信號進行過濾，保證調速器在發(fā)生瞬間故障時不會立即切換到手動狀態(tài)。其次，在檢查中發(fā)現(xiàn)，監(jiān)控用的傳感器電源正極有接地現(xiàn)象。將電源線甩出去后，故障信號和電源模塊均恢復到了正常的狀態(tài)。檢查接地點的接地情況，要保證端子箱到導葉傳感器之間的接地情況是良好的，發(fā)現(xiàn)接力器鎖定附近的電纜出現(xiàn)了嚴重的磨損，導致出現(xiàn)了接地，使反饋信號出現(xiàn)了異常狀態(tài)。對受到嚴重磨損的電纜進行包扎處理后，上電發(fā)現(xiàn)信號恢復了正常狀態(tài)。

三、結束語

總之，水輪機調速器在水電站的運行中發(fā)揮著極其重要的作用。因此，保證調速器工作的穩(wěn)定也是保證水電站穩(wěn)定運行的基礎條件。在實際運行中，由于各種原因會導致調速器出現(xiàn)故障，因此，相關的工作人員異性要加強對水輪機調速器的維護，以便于及時發(fā)現(xiàn)問題，進而解決問題。保證水電站在安全的環(huán)境下穩(wěn)定的運行，使其實現(xiàn)最大化的經濟效益與社會效益。

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