淺析水輪機調速器常見故障及處理

◇西藏農牧學院水利土木工程學院 臧真麟 劉志林

水輪機調速器在在水電站處理系統中處于核心地位，其運行的穩定性對水力發電機組的正常運行有著直接影響。本文針對水電站水輪機調速器常見的故障原因進行分析，并以此為依據提出合適的處理方案。

1 前言

水力發電作為水能利用中極為重要的環節之一，已經成為我國電力行業的重要工程。水力發電不僅不會破壞環境，還可以大量節省能源。水輪機調速器作為水電廠中極為重要的一部分，如果出現任何故障，都會給電廠帶來直接的損失。所以，我們要更加全面的了解水輪機調速器的常見故障，研究制定合理的故障解決方法，保障水輪機能夠平穩、高效的正常運轉。

2 調速器導葉故障

2.1 故障原因及分析

如果水輪機調速器電器柜在掉電以后重新通電，導葉以及水頭一直處于停止運行的故障狀態，這時將導葉調節至非自動運行狀態，同時測量電源模塊的輸出電壓并發現電壓異常，此時調速器的導葉發生故障。發生此故障的原因有兩方面：一方面可能是因為導葉反饋的電流信號低于或者超出電流信號范圍（4mA～24mA），此時認定為故障。導致此類型故障產生的因素分為越低限和越高限兩種：越低限的產生一般是由于信號線脫線或者導葉關閉所導致；大電流信號導致的大幅度波動可能會導致越高限。另一方面可能是因為導葉反饋回路斷落或者發生故障的原因，此故障可能是由于某個元件中的反饋線路斷開或者元件整體發生損壞[1]，導致反饋回路中斷或者接地，使得故障燈亮起，反饋信號出現異常。

2.2 故障處理方法

針對于越限現象的處理方法為：對施用于反饋回路的導葉反饋線做預先處理工作，做好信號屏蔽處理，保證信號能夠穩定的輸送；其次，結合實際情況，采用過濾處理等方式，辨別越限故障信號，減少干擾信號的接收量，讓水輪機調速器在接收到瞬間故障信號時不會立即將操作系統改為非自動調節狀態。針對于導葉反饋回路問題的解決辦法為：首先要通過逐步甩線的方式確定故障點的范圍，然后通過測量接地確定故障點，最后為對故障點接線進行包扎處理解決問題。

3 工作電源電壓故障

3.1 故障原因及分析

水電站水輪機調速器在運行時，交流電源和直流電源會采取直連方式與其電源板裝置連接，但是在實際運行中，一部分設備并不能夠正常運行，其電源板裝置的輸出電壓與正常運行情況下的輸出電壓有較大偏差，此種情況即為工作電源電壓故障。具體分析兩種電源的接入過程后得知，導致此故障的基本原因具體展現在兩個方面：直流、交流電源在接入過程中操作不當；水輪機調速器電路電源板裝置本身質量不能得到保證。

3.2 故障處理方法

針對水輪機調速器工作電源電壓故障問題，需要在將調速器處理系統引入工作電源前，結合水輪機調速器的真實運行情況，對交流、直流線路進行全面的檢測，查看水輪機調速器與電流線路的連接和運行是夠正常，確保線路連接的正確性，電壓等級處于合理范疇內。

若調速器的電流線路連接正確，但是電壓等級超出合理區間范圍，則需要進一步檢測水輪機調速器的運行情況，檢查電路電源板裝置是否存在元件損壞、斷線等問題，如果發現上述問題或者其他技術性問題，應該按照相關的解決辦法及時處理，確保水輪機調速器在工作時獲得在合理范圍內的穩定電壓。

4 調速器運行故障

4.1 故障原因及分析

水輪機調速器在自動運行時會出現導葉頻繁發生大幅度調節問題，嚴重者甚至會導致水輪機調速器停電，影響水電站的正常運行處理系統，可能導致安全事故的發生。相比于自動運行狀態，水輪機調速器在處于手動運行狀態時，可以高效率的穩定運行。經過分析得出，導致這種在不同的控制狀態下，調速器運行情況大不相同的原因在于機組的異常波動和接力器的反常動作。兩方面的的原因會導致這種情況的出現：機械液壓問題和電氣問題[2]。機械液壓問題會導致在運行過程中槳葉和導葉接力器的內部的會出現嚴重的竄油現象，致使導葉和槳葉在運行過程中大量漏油；同時，機械液壓問題也會導致導葉和槳葉的控制出現問題，或者導致調速直線位移轉換器卡澀等故障的發生。電氣問題通常出現在三個方面：在運行中，導葉和槳葉的測量元件發生故障；在操作過程中，導葉或槳葉的機械控制元件運行異常；電網發生大幅度頻率波動時，調速器的頻率調節模式使得發電機組調節頻繁。

4.2 故障處理方法

當水輪機調速器發生異常波動時，首先要判斷出水調速器的故障類型，記錄故障周圍存在的直觀問題，注意觀察是否存在異常現象，例如調速直線位移轉換器是否卡澀、導葉主配閥是否卡阻等；其次要檢查測頻模塊和輸入輸出板件運行情況是否正常，避免其他故障的出現。檢測過程中如果發現元件故障問題或者出現調速器偏移等現象時要及時按照相應解決方案處理，保證水輪機發電機組的安全運行。

5 發電機組跳閘

5.1 故障原因及分析

發電機組和水輪機調速器在運行時運行負荷過大，調速器會將導葉開度的限制值增加到最大值。這時，如果調速器的導葉開度處于穩定狀況，電流量將會驟然增加，導致發電機組跳閘。

5.2 故障處理方法

當機組負荷超出限制值時，在一定范圍之內，將額定值加大，可以將電流量穩定下來，避免發電機組跳閘，造成不必要的損失。在穩定下來后，需要根據實際工作狀況更改調試器。

6 結語

綜上所述，如果水輪機調速器發生故障會嚴重影響水輪機組的運行，為保證水輪機組的正常運行，調速器應該保持在最佳運行狀態。應結合調速器的實際運行工況，針對不同的運行故障找出相應的誘因。在調速器的實際運行中，由于客觀原因會導致其故障率偏高，相關維護人員應做好維護工作，發現故障及時采取相關解決方案進行維修，避免發生事故導致不必要的損失。