關于水輪機調速系統的應用及其故障維修

田儒平　劉翱

【摘 要】在水電站的運行過程中，水輪機調節系統是重要的組成部分之一，會對水電站的穩定性、安全性產生直接的影響。對此，為了能夠確保水電站的穩定運行，就需要對水輪機調試系統提高重視度，加強對其的管理，由專業人員定期對水輪機調節系統的調試、維護，不僅能夠及時地發現所存在的問題，采取科學措施有效解決，而且還能夠確保系統的穩定性，提高設備運行性能，滿足水電站的發展需求，為水電站的穩定發展奠定良好的基礎。

【關鍵詞】水輪機;調速系統;應用;故障維修

在水電站的運行與發展中，所包含的設備種類比較對，而水輪機只是其中一種，但是會水電站整體的運行有巨大的影響性。一旦水輪機發生了故障問題，就無法進行正常的發電，對各領域的發展造成不利的影響。對此，需要水電站能夠加強對其的管理與維護。在水輪機的內部結構中，速度控制系統是核心部分，相關工作人員在管理與維護的過程中，能夠對其加大維護力度，才能確保水輪機的正常運行，從而提高整體的工作效率。

一、水輪機調速系統概述

水輪機調節系統，是以機組轉速變化為基礎，通過對水輪機過流量的合理控制，實現了對水輪機輸出功率的適當調節，在調速系統與調節對象的結合下，形成了閉環系統^[1]。首選，對相關測量元件的測量，針對測量出的信息數據對分析，掌握機組的轉速、功率等情況。其次，是把檢測出的信息數據，以信號傳輸的形式及時地反饋到系統中，由系統對其進行綜合分析。最后，系統會把分析出的結果，借助反饋元件對其進行傳遞，落實到綜合點中。而水輪機的調節系統，主要的應用功能，最大的效益就是對機械液壓的裝置處理。無論是對壓力罐的生產與設置，還是對接力器的應用，都能夠根據具體的要求高效率地完成。通常情況下，針對常規油壓調速器，是需要對壓力罐充入高壓氣體，而對高油壓調速器的應用需要氮氣的支持，在螺桿泵、齒輪泵的壓力下，使壓力罐內的油抽出。

從水電系統的角度分析，水輪機調速器是重要的結構部分。在水電站運行的過程中，電網負荷會發生相應的變化，就需要對水輪機調速器對輸出功率適當地調節，才能夠確保電頻的穩定性。通過調速器對控制部件、執行部件的控制，使整體系統都能夠長期地保持在穩定運行的情況下，可以把調速器與調速器控制對象，以整體的形式進行全面分析，逐漸地形成了水輪機調速系統^[2]。

二、水輪機調速系統的應用

首先，是采用傳統的PID法，能夠對水輪機調速器的工作狀態進行模擬，通過對其的模擬，詳細地觀察調速器的實際運行情況，把所產生的信息數據詳細地記錄，結合信息數據的分析結果，對其進行適當地調節，在PID控制法的作用下，能夠詳細地掌握該系統的變化規律。其次，依然是對PID控制法的應用，通過對已知量的整理，以此為分析的基礎，假設出未知量的存在，由水輪發電特征優化轉動模式的影響，使計算出的結果能夠在后續系統設計中正常地應用，降低系統對動能的損耗^[3]。通過具體的模擬實驗，對多項式方程法的應用，能夠延長系統調節的具體時間，但是所產生的誤差卻比較大，那么在水輪機調試系統中就無法正常的應用。最后，是以代入regress函數的研究，依然是對代入系統的模擬試驗。而通過具體實驗的分析，能夠得出：對多項式方程法的應用，整體的誤差比較小，靈敏性還比較高，對95%的系數產生了積極的影響。對此，需要注意的是，對整合方程的分析，有一個重要的前提條件，就是在整合方程中，至少需要有一個自變量的系數是不為0，才能夠滿足整合方程的分析需求，加強對控制系統調速器的保護。

三、水輪機調速系統故障維修策略

水頭故障狀態，是設備的故障燈會瞬間亮起，對自動式水頭進行應用時，需要手動對水頭的轉化。解決方法：是采用3-15mA模擬量信號，能夠把檢測出的信息數據傳輸到對應的端子中。

導葉反饋故障，故障燈會亮起，在輸入區域中，模塊紅色的LED燈也會亮起，在人機界面中也對其發生的故障進行了具體的說明。解決的方法：是采用對接線方法，能夠對導葉的詳細檢查，及時地變送器的處理。

槳葉反饋故障，故障指示燈會亮起，輸入模塊中的指示燈也會亮起。解決方法：采用對接線對槳葉的檢查，如何是變送器發生了故障，就需要及時修復。

齒盤測頻故障，是設備在正常運行的過程中，齒盤發生了運行不良的情況，與接近開關產生了斷線，造成安裝的間距越來越大。故障燈會亮起，齒盤測頻將的信息數據在50赫茲作用。解決方法：對接線的詳細檢查，控制安裝距離的規范性。

首先，是對水輪機調速系統的全面檢查，加強日常對設備運行環境的管理，避免灰塵進入到液壓管道內，對系統的穩定運行造成不利的影響。對液壓油位置的控制，不要發生超高問題，會對設備造成腐蝕，在運動的過程還會產生大量的氣泡，使油路無法暢通，造成液壓油外溢。對導閥活塞的檢查，是避免發生卡阻的情況^[4]。此外，對相關工作人員提出了更高的要求，不僅要具備專業技術水平，而且還有較強的綜合能力，對設備操作技術與檢查技術詳細地掌握，才能夠對水輪機設備控制系統進行檢查的過程中，及時地發現所存在的故障與問題，具有針對性地分析，明確故障發生的具體位置，以對各項信息數值的全面分析，掌握水輪機設備的運行狀態。并且，一旦水輪機設備發生了故障問題，系統就會發出故障報警信號，幫助相關工作人員及時地處理。

其次，是對水輪機調速系統的安全維護。維護的核心工作就是調速油路、電氣系統。針對水輪機控制系統的油路，需要定期處理、更換，通常情況下，是需要每一年進行一次的更換。而針對新裝、大修的設備，要在兩個月內更換一次。每周對濾油器進行清潔一次，根據油壓的增大，會需要及時地對其進行更換、清理^[5]。油泵包括工作油泵與備用油泵，每周一次輪換。對電氣設備輸出信息數據的詳細記錄，針對每次記錄的信息數據對比分析，可以在信息數據中了解設備的運行情況。加強對設備的維護，降低故障發生率，提高設備的穩定性。

結語：

綜上所述，針對水輪機調速系統的應用與故障維修，需要加強對其的管理，能夠對各項指標詳細地記錄，能夠分析出水輪機是否存在著故障問題，明確故障的具體位置，確保水輪機設備的穩定運行。可以選擇在水輪機中安裝調速系統，能夠有利于對水輪機調速系統的應用，從而滿足水電站的運行要求。

參考文獻：

[1]劉吉斌，張明.水輪機調速系統應用及其故障維修分析[J].中國科技投資，2019，（16）：98.

[2]陳永興.水輪機調速系統應用及其故障維修分析[J].科學與信息化，2019，（13）：80，83.

[3]林靜.水輪機調速系統的應用及其故障維修[J].通訊世界，2018，（9）：155-156.DOI：10.3969/j.issn.1006-4222.2018.09.100.

[4]劉西明.關于水輪機調速系統的應用與故障維修[J].科技創新與應用，2015，0（1）.

[5]陳宏州.水輪機調速器系統及故障處理技術分析[J].建筑工程技術與設計，2018，（14）：1557.

（作者單位：國網湖南水電公司）