水輪機(jī)調(diào)速器抽動(dòng)故障及解決措施

羅立　符世喜

摘要：目前，隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，這在一定程度上有效的推動(dòng)了我國工業(yè)的發(fā)展建設(shè)，同時(shí)獲得了明顯的成績(jī)。水輪機(jī)作為工業(yè)行業(yè)必不可少的組成部分，其對(duì)清潔能源、實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、減少污染有著重要影響。對(duì)目前的發(fā)展來講，我國水輪機(jī)建設(shè)發(fā)展速度較快，這在一定規(guī)模和技術(shù)上有明顯的提升。本文就對(duì)水輪機(jī)調(diào)速器抽動(dòng)故障進(jìn)行分析，同時(shí)提出有效的解決措施。

關(guān)鍵詞：水輪機(jī);調(diào)速器系統(tǒng);抽動(dòng);消除措施

由于部分廠商的設(shè)計(jì)存在缺陷，以及現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行環(huán)境的影響，使得水輪機(jī)調(diào)速器會(huì)出現(xiàn)抽動(dòng)問題，嚴(yán)重影響到水輪機(jī)的運(yùn)行安全。這種抽動(dòng)故障屬于一種偶發(fā)性故障，在處理上具有一定的難度，無法對(duì)這種故障進(jìn)行有效的根除，使得設(shè)備的運(yùn)行安全無法得到保障，一旦這種故障爆發(fā)出來，造成極其嚴(yán)重的安全事故。因此，要注意對(duì)水輪機(jī)調(diào)速器系統(tǒng)中的各種硬件和軟件進(jìn)行合理的調(diào)整，優(yōu)化水輪機(jī)調(diào)速器系統(tǒng)，同時(shí)注意對(duì)水輪機(jī)運(yùn)行的環(huán)境進(jìn)行必要的考察，保證水輪機(jī)設(shè)計(jì)的安裝質(zhì)量，以使水輪機(jī)能夠正常的運(yùn)行。

1、水輪機(jī)運(yùn)行階段故障概述

目前的電力系統(tǒng)中有大量的水輪機(jī)設(shè)備，受到供電系統(tǒng)特殊需要的影響，水輪機(jī)通常需要在高負(fù)荷的條件下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，這也就對(duì)水輪機(jī)設(shè)備的實(shí)際性能有更高的要求。通常在水輪機(jī)設(shè)備運(yùn)行一段時(shí)間之后，設(shè)備當(dāng)中液壓系統(tǒng)就會(huì)出現(xiàn)周期性、循環(huán)性的故障問題，當(dāng)這種故障問題得不到有效處理的時(shí)候，就會(huì)引發(fā)更為嚴(yán)重的故障。通常在水輪機(jī)設(shè)備運(yùn)行的發(fā)生故障時(shí)候，也會(huì)對(duì)設(shè)備當(dāng)中的主閥部件以及引導(dǎo)閥部件的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，最終導(dǎo)致這些部件出現(xiàn)不同程度的抽動(dòng)，影響水輪機(jī)設(shè)備運(yùn)行階段的穩(wěn)定性。水輪機(jī)設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境較為復(fù)雜這也導(dǎo)致水輪機(jī)設(shè)備的抽動(dòng)故障出現(xiàn)頻率較高，在水輪機(jī)進(jìn)入使用現(xiàn)場(chǎng)的試運(yùn)行階，或者是進(jìn)行水輪機(jī)設(shè)備安裝以及改造的階段當(dāng)中，都有可能出現(xiàn)抽動(dòng)類型的水輪機(jī)機(jī)械故障。水輪機(jī)調(diào)速器在運(yùn)行中的故障通常情況下，水輪機(jī)調(diào)速器運(yùn)行過程中，在經(jīng)歷了一段時(shí)間后都將會(huì)出現(xiàn)各種質(zhì)量問題，其中比較常見的則是機(jī)械抽動(dòng)等現(xiàn)象，這種現(xiàn)象的發(fā)生將對(duì)水輪機(jī)調(diào)速器的運(yùn)行產(chǎn)生極其重要的影響。尤其是對(duì)水輪機(jī)調(diào)速器主閥及引導(dǎo)閥的影響是較為明顯的。所以在水輪機(jī)調(diào)速器進(jìn)行運(yùn)行時(shí)，要對(duì)其抽動(dòng)故障進(jìn)行及時(shí)的分析處理，避免因?yàn)槌閯?dòng)現(xiàn)象而導(dǎo)致整個(gè)水輪機(jī)難以正常運(yùn)行的現(xiàn)象發(fā)生，這樣不僅會(huì)對(duì)水輪機(jī)設(shè)備產(chǎn)生一定影響，更會(huì)危機(jī)相關(guān)人員的生命，對(duì)此必須引起對(duì)水輪機(jī)調(diào)速器抽動(dòng)故障的重視。

2、水輪機(jī)調(diào)速器運(yùn)行中故障發(fā)生的原因

水輪機(jī)調(diào)速器的運(yùn)行原理多是采用內(nèi)環(huán)控制的方式對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)置，利用傳感器對(duì)主閥門、配閥門進(jìn)行控制，通過傳感器所采集到的信息可以將主閥門與配閥門之間的信息進(jìn)行交換，然后再通過電子信號(hào)將水輪機(jī)的最終運(yùn)行結(jié)果反饋到工作臺(tái)上，這樣就可以時(shí)刻監(jiān)測(cè)到水輪機(jī)的運(yùn)行情況。但是在實(shí)際運(yùn)行過程中卻是很難做到這一點(diǎn)，尤其是水輪機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)難以保持一個(gè)平衡的狀態(tài)，又因調(diào)速器主閥與配閥門之間所采用的傳感器材質(zhì)是導(dǎo)電塑料的材質(zhì)結(jié)構(gòu)，所以很容易造成損傷，時(shí)間久了便會(huì)出現(xiàn)抽動(dòng)現(xiàn)象，最終影響機(jī)械液壓的穩(wěn)定運(yùn)行。除上述原因外，水輪機(jī)導(dǎo)葉端面間隙也會(huì)引起抽動(dòng)故障現(xiàn)象的發(fā)生，主閥門抽動(dòng)故障的發(fā)生是導(dǎo)致水輪機(jī)調(diào)速器發(fā)生故障的主要原因。

3、水輪機(jī)調(diào)速器故障的消除方法和防止措施

水輪機(jī)調(diào)速器在運(yùn)行過程中確實(shí)會(huì)受多種因素的影響而產(chǎn)生各種故障，所以在運(yùn)行中要對(duì)其發(fā)生故障的原因進(jìn)行詳細(xì)分析，尤其是抽動(dòng)故障的產(chǎn)生。通過對(duì)故障原因的分析一定程度上可以減少故障的發(fā)生，這對(duì)于延長(zhǎng)水輪機(jī)調(diào)速器的使用壽命有著極其重要的意義。當(dāng)水輪機(jī)調(diào)速器如果因?yàn)閷?dǎo)葉端面而出現(xiàn)的故障可以通過更換導(dǎo)葉端面來完善水輪機(jī)的正常運(yùn)行。一般情況下要特別注意安裝時(shí)的操作規(guī)范，絕對(duì)不能安裝位置和方向，要確保替換的導(dǎo)葉端面是質(zhì)量合格的材料并符合水輪機(jī)調(diào)速器的機(jī)械設(shè)備型號(hào)。下面文章則針對(duì)水輪機(jī)調(diào)速器抽動(dòng)故障的具體改進(jìn)方法進(jìn)行詳細(xì)的分析與總結(jié)，希望可以通過對(duì)其闡述為相關(guān)人員提供一定的參考，以便更好的保護(hù)水輪機(jī)調(diào)速器的正常運(yùn)行，措施如下：

3.1調(diào)速器故障應(yīng)對(duì)措施

在開展水輪機(jī)設(shè)備故障檢測(cè)以及應(yīng)對(duì)的時(shí)候，要能對(duì)水輪機(jī)設(shè)備進(jìn)行全面的分析，從設(shè)備的組成結(jié)構(gòu)、電子部件特性等方面入手，在了解水輪機(jī)設(shè)備調(diào)速器部件特點(diǎn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行科學(xué)的機(jī)械故障應(yīng)對(duì)。在這個(gè)階段中尤其要能注意到抽動(dòng)故障對(duì)設(shè)備運(yùn)行所產(chǎn)生的影響，以故障成因?yàn)槌霭l(fā)點(diǎn)對(duì)故障進(jìn)行處。由于在水輪機(jī)運(yùn)行當(dāng)中可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備出故障的因素較多，因此在對(duì)水輪機(jī)故障進(jìn)行處理的時(shí)候也需要從多個(gè)方面入手，對(duì)設(shè)備的硬件系統(tǒng)以及設(shè)備的軟件系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化完善。如果在對(duì)水輪機(jī)設(shè)備抽動(dòng)故障檢查中發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致設(shè)備故障的成因源自于控制系統(tǒng)，那么在處理設(shè)備抽動(dòng)故障的時(shí)候就要從內(nèi)部控制系統(tǒng)方面入手，對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，強(qiáng)化系統(tǒng)的控制能力。其次，如果在設(shè)備檢查階段中發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障主要源自于導(dǎo)葉部件反饋信息質(zhì)量的問題，那么這一類故障多是由與水輪機(jī)硬件方面問題所引起，那么在故障處理階段要能及時(shí)的維護(hù)或者更換設(shè)備部件。

3.2設(shè)置壓緊行程

設(shè)置壓緊行程主要是針對(duì)水輪機(jī)調(diào)速器的主閥結(jié)果，在水輪機(jī)調(diào)速器安裝或調(diào)試時(shí)采取壓緊行程方式。設(shè)置壓緊行程的處理措施，必須在停機(jī)的狀態(tài)下才能完成，以免影響調(diào)速器的整體結(jié)構(gòu)。例如：在水輪機(jī)調(diào)速器設(shè)置壓緊行程時(shí)，設(shè)置主閥伺服控制信號(hào)，維修人員主動(dòng)控制伺服信號(hào)，以此來平衡信號(hào)波動(dòng)，待運(yùn)行信號(hào)平穩(wěn)后，即可防止主配壓閥的閥芯抽動(dòng)，有利于提升調(diào)速器的運(yùn)行性能。壓緊行程是水輪機(jī)調(diào)速器解決抽動(dòng)的基本方法，也是最簡(jiǎn)單的調(diào)控方法，此類方法僅應(yīng)用在主閥引起的抽動(dòng)故障中，需要由專業(yè)的維修人員進(jìn)行設(shè)置操作，控制信號(hào)的同時(shí)，促進(jìn)信號(hào)波動(dòng)平衡，尤其是信號(hào)波動(dòng)頻率，避免影響調(diào)速器的性能，一方面改善水輪機(jī)調(diào)速器的壓緊行程;另一方面優(yōu)化主閥的運(yùn)行與控制，排除調(diào)速器抽動(dòng)故障的影響。

3.3更換導(dǎo)葉反饋及安裝位置與主配壓閥閥芯位移傳感器

水輪機(jī)導(dǎo)葉反饋安裝于導(dǎo)葉接力器支座上。其采用直線電位器的形式，在開機(jī)后，導(dǎo)葉反饋的振動(dòng)幅度比較高，反饋信號(hào)就容易產(chǎn)生波動(dòng)現(xiàn)象，這樣就使水輪機(jī)調(diào)速器產(chǎn)生抽動(dòng)障礙。故借助改變導(dǎo)葉反饋裝置的形式，在把機(jī)械轉(zhuǎn)換裝置安裝于水輪機(jī)層，從而有效的避免了振動(dòng)問題干擾。水輪機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中，主配壓閥閥芯的行程非常小，從提高控制精度方面考慮，對(duì)直線位移傳感器有效行程的選取原則，即不能與實(shí)際動(dòng)作行程差距較大，但一般較小行程的直線位移傳感器般多屬于導(dǎo)電塑料電阻軌型。以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需要為依托，可將主配壓閥閥芯位移傳感器用非接觸式的反饋裝置來進(jìn)行替換。依據(jù)差動(dòng)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(nèi)的移動(dòng)，以達(dá)到對(duì)位移測(cè)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(diǎn)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(jī)調(diào)速器長(zhǎng)期運(yùn)行的要求能到完全得到滿足。

4、結(jié)語

由于水輪機(jī)調(diào)速器系統(tǒng)是一套自動(dòng)控制系統(tǒng)，某一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，就有可能使整個(gè)調(diào)速器系統(tǒng)不穩(wěn)定。實(shí)際上，水輪發(fā)電機(jī)組的工況不同、水輪機(jī)調(diào)速器所選用的某些器件不合適都有可能造成調(diào)速器系統(tǒng)不穩(wěn)定。因此，需要結(jié)合多方面因素進(jìn)行綜合分析，逐步完善水輪機(jī)調(diào)速器性能，以提高自動(dòng)控制設(shè)備的可靠性，在保證水輪機(jī)調(diào)速器系統(tǒng)本身可靠穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)，滿足水輪機(jī)調(diào)速器的標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到電網(wǎng)的響應(yīng)要求。

參考文獻(xiàn)：

[1] 魏守平.水輪機(jī)調(diào)節(jié)[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2017.

[2] 魏守平.水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)仿真[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2017

（作者單位：華能瀾滄江水電股份有限公司烏弄龍·里底電廠）