水電站調速器常見故障及其維修檢修處理方法

彭定濤

（華電四川發電有限公司寶珠寺水力發電廠，四川 廣元 628003）

引言

隨著資源多樣化的不斷發展，水電項目在一些南方地區已經很好為成為電力資源的第二種補充方式，在生產效率和自然運用方面的優勢性極強。為確保水電站在日常運行過程當中能夠形成穩定持續的資源輸出，在電站內部設置調速器來根據水流狀態及時進行調速優化，更好地利用水流本身的動能和勢能帶動電力資源的生產。電站內的調速器在長期工作的過程當中可能會出現一些波動和故障問題，技術人員必須要加強關注并采用有效的定價維修方法及時處理。

一、水電站內的調速器運行功能概述

（一）運行原理分析

水電站的運行主要是依靠水的動能和勢能帶動機械轉動進行能量轉換，而由于水流變化存在很大差異性，在進行發電輸出時可能會造成電力波動和不穩定的問題，技術人員在水輪發電機上會設置一個專門的調速器專門用來解決這一不足。在水電站內設備的工作過程當中會因為實際的電力供應而出現一定的電壓變化，調速器就可以根據供給關系對系統內的電力參數進行有針對性的調整，是水電站內設備的運行更加穩定安全，也有效保證了整體功率輸出的有效性[1]。調速器在水電廠內的應用常見，和系統的調頻之間有著緊密的聯系，在生產應用過程當中有很大作用。

（二）功能作用分析

調速器能夠更好地和水輪機上的渦流轉速調節形成良好的匹配，特別是對于沖擊式的水輪發電機能夠更加有效地維護系統的穩定安全，是水輪機械的轉動，調節和電力系統的生產供應、水流轉動沖擊等形成良好的匹配。在水電站內水輪機組的啟停應用過程當中，調速器的運行會對系統帶來一定的電力波動問題，在突發情況下，技術人員可以開啟調速器上的手動調節按鈕及時對其進行啟停或參數調節，更好地避免了震蕩和波動問題帶來的系統故障。在水輪發電機的轉動過程當中會出現一定的機械損耗現象，調速器能夠更好地更好地根據實際需求進行調節促使發電機的損耗不斷降低，更好的趨近于設備的額定運行功率。

（三）適用條件分析

在調速器應用的過程當中，必須要對其系統的匹配性和適用條件進行一定的優化調整后才能更好地滿足生產需求，特別是在水流較小的情況下可能會出現水輪發電機轉速與調速器工作范圍不匹配的現象，必須要加強關注并做好應用的前提保障。調速器內設置有一個彈簧，能夠在零件工作異常的情況下及時利用彈力作用進行振蕩調節，促使調速器能夠在故障狀態下及時恢復到初始位置實現一定的故障自檢與維護，更有利于提升調速器的使用壽命和工作質量[2]。在調速器已經工作的狀態下啟動恢復零件必須要考慮到動態環境對于彈簧彈力釋放產生的影響性，避免在震蕩過程當中產生反向作用力而影響了調速器的恢復。調速器的工作過程當中會由于受到摩擦力的影響而產生能量的持續性損耗，通過系統阻尼參數的調節使其更好的維持在額定工作狀態下保持高效輸出。

二、調速器在工作過程中常見的幾類故障

（一）機組開機波動

在水輪發電機的起停過程當中會一并聯通調速器，但在這個過程當中，會由于電源模塊輸出不穩定或系統故障的問題而造成調速器的波動現象，對于水輪發電機和其他電器零件的正常運轉帶來了一定的影響，甚至可能會造成設置好的初始電力參數發生不適配的問題。在水電生產的過程當中應用到的所有電源供應系統均為DC 電源，且電壓數值根據不同設備的應用需求，可能會存在著調節與轉化的現象，在設備連通電源的一瞬間這種電壓的轉化還未完成，電氣零件的參數波動問題也主要是由于電源模塊而引發的。開機頻率異常會帶給水輪發電機系統內其他的電氣器設備帶來一定的運行隱患或潛在故障，技術人員必須要加強重視并做好電力學參數的檢測，確保有效恢復調速器的穩定運轉。

（二）負荷跳閘故障

因系統負荷過大而產生的電源跳閘、無法開啟的問題主要是由于調速器在前期應用過程中沒有進行調節和計算，特別是在系統調頻的過程中要充分考慮到二次、三次調頻對系統參數帶來的影響性問題[3]。負荷攀升的現象還存在于水輪發電機轉子速度和調速器工作范圍不匹配當中，特別是在轉子轉速不斷升高的過程中，由于調速器的探測與響應不及時，會造成系統功率缺額增大的問題，需要更高地頻率來滿足生產需求，系統的工作頻率就會逐漸偏離額定的50Hz，引發負荷升高的問題。

（三）轉子電磁振蕩

電磁振蕩問題主要是由于水輪發電機組內定、轉子之間的傳送間隙分布不均勻引起的，特別是在水流高速激蕩的過程中，轉子的轉動速率也會不斷攀升，在這樣的情況下不均勻地傳送間隙會在高速轉動的過程中被不斷放大，最終引發系統的電磁力不平衡和振蕩問題。這種調速器的故障往往是在系統的運轉過程中出現的，要求技術人員要隨時關注水輪發電機、調速器的運行參數和狀態，一旦發生系統振蕩要及時進行系統調節和排障予以克服，確保水電生產的穩定性。一些系統性的輕微偏差可以通過調速器的自動調節結構進行有效補償，但其應用范圍較為有限，不能過度依賴。

（四）主機機械擺動

由于調速器是通過螺絲緊固的方式連接在水電系統內的，在長時間的使用過程中很容易出現松動和脫落的問題，盲目開啟設備就會造成一些機械性的擺動現象。另外，很多技術人員在檢修排障的過程中只關注了調速器內部的螺絲連接，忽視了水輪發電機主機的穩定性檢驗，導致系統開啟后主機本身就受到水流激蕩和轉動發電的影響而產生晃動，對其中包括調速器在內的其他零件結構運行也會產生極大的影響與干擾。機械擺動要定期檢驗和克服的頻發故障，做到全面檢驗和系統維護才能夠更好地促進水電生產安全高效地運轉。

三、有效的設備排障維修處理方法分析

（一）閥芯卡塞處理

在進行水輪發電機調速器故障排除檢驗的過程當中首先要根據故障位置進行有效確認，關注在調速器負荷運轉情況下是否存在螺栓松動和閥芯卡塞的問題并做好及時處理，避免因機械結構的故障問題導致調速器超負荷運轉。技術人員可先嘗試對調速器的限位螺栓進行更換測試，若仍無法有效恢復及運轉功能則需要考慮內部是否存在有雜物堵塞等問題，做好及時清理和閥芯更換的工作[4]。在調速器內很容易因為水流影響而導致金屬結構出現銹蝕和剝脫的問題，這些殘渣碎片掉落在閥芯位置處就會影響其正常的運轉，要通過將所有閥芯船開船關的方式進行故障定位，徹底清理后再次進行設備調試并有效避免對限位螺栓的基礎功能造成影響。

（二）主配零件檢修

在對調速器進行清洗和檢驗的過程當中要明確主配零件的合理處理，可先將主配結構和進出油管路進行拆解后詳細檢驗，避免在水輪發電機運行過程當中有一些隱患故障不能及時發現。在油壓管路的檢驗當中要根據管道的材質情況和使用年限做好清洗和檢測工作，對其中附著的一些油污和銹蝕進行有效處理，技術人員可將管道彎曲為回環狀態并使用濾油機進行整體清理，有效保障了管道內部的清潔水平[5]。液壓結構和其他零件設備的清理要使用專門的儀器設備進行處理，一些細小的零件在拆解過程當中要按照規范進行擺放，避免在清理完成后進行組裝時出現遺漏或丟失的問題。主配零件的清理過程需要根據實際使用情況確定間隔周期，在所有零件重新組裝后還需要對其運轉功能進行有效調試，防止零件結構的隨意拆解影響了水電站的正常運轉。

（三）明確使用規范

水輪發電機調速器是確保水電生產效率和質量的重要結構，在實際使用過程當中必須要嚴格遵守實操規范并定期進行質檢維修來提升調速器的使用壽命和運行質量。水電廠要針對發電機設備的使用，制定一套科學的操作規范要求，并引入智能化管理設備對發電機內各個零件和電器結構的運轉情況進行實時監測，確保可以及時發現潛在隱患并予以排查，不斷提升水電生產系統運行的可靠性和供電質量的穩定性。所有技術人員在對調速器進行檢驗的過程當中都必須要按照工作記錄的要求進行參數錄入并簽字確認，確保在出現設備故障時，能夠及時根據以往的數據信息進行有針對性的分析和快速定位，對于明確水電站設備的運維檢修職責也有一定的促進作用，更好地提升了日常工作的規范程度。

（四）機械結構緊固

由于水電站內的水輪發電機和調速器都是通過長時間的轉動來維持有效的功率輸出，在這個過程當中產生的一些機械性功率損耗問題屬于系統固有的常見故障，必須要通過定檢維修的方式及時進行機械結構的緊固和檢查才能夠有效避免。在調速器內的機械結構主要為螺絲，其故障類型較為單一，在進行操作時可以采用對應的設備器材進行緊固，也可使用膠水對其進行封堵避免出現零件脫落的現象[6]。在進行機械結構定期檢查工作時必須要著重關注靠近調速器馬達位置的一些零件，這些螺絲也有可能在一些異常的電磁振蕩等影響之下發生松動問題，對于調速器的穩定啟停會產生很大影響，必須要加強關注并做好檢修記錄工作，特別是對于一些經過更換的螺絲位置要進行明確的標注。

（五）定檢信息采集

設備安檢和信息采集工作是一項常態化的要求，特別是在一些機組設置過多的水電站內能夠更好地幫助技術人員留存調速器的歷史運行參數，在進行系統檢修之前也能夠更好的參考這些運行信息合理判斷潛在的故障問題，對于提升系統排障效率和加強運行質量維護都具有積極意義。信息收集的過程當中也需要關注對檢修維護工作的有效記錄，特別是對于一些發生過零件更換、大修的情況要明確各個零件應用的參數規格，也便于技術人員在進行檢修工作交接時能夠實現高效的技術交底和情況掌握。

四、結束語

在水電站內的調速器運行時，必須要重視對機組設備啟停和實際負荷的有效調控，嚴格根據水電站的生產能力進行科學計算后對其工作參數進行有效調節，使調速器的運行頻率能夠更好地和其他設備之間形成匹配，避免出現系統振動或跳閘問題。在對調速器進行排障維修時還要關注一些機械性的問題引發的設備故障，定期對其進行緊固和測試，詳細地收集水電站內設備的運行參數并展開分析，利用已有的運行數據精確判斷調速器和其他設備的潛在故障。