水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用及其故障維修

田金旭

摘? 要：水輪機(jī)在工業(yè)發(fā)展中發(fā)揮了非常重要的作用，調(diào)速系統(tǒng)是水輪機(jī)的關(guān)鍵組成部分。如果出現(xiàn)問題，直接影響水輪機(jī)機(jī)的整體運(yùn)行。實(shí)際上，水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量將對液壓機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生重大影響，如果系統(tǒng)出現(xiàn)故障，很容易導(dǎo)致水電站經(jīng)濟(jì)效益下降。因此，有必要注意水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的故障和維護(hù)，確保調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。本文首先回顧了水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的特點(diǎn)，然后分析了水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的缺陷及相應(yīng)的維護(hù)措施，確保了水輪機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，為今后的維護(hù)工作提供了一定的借鑒。

關(guān)鍵詞：水輪機(jī);調(diào)速系統(tǒng);故障;檢修;措施

前言

水電站有各種各樣的設(shè)備，其中水輪機(jī)對發(fā)電有重大影響。如果水輪機(jī)故障，將嚴(yán)重影響發(fā)電的正常運(yùn)行。因此，很好地保養(yǎng)水輪機(jī)機(jī)是很重要的調(diào)速系統(tǒng)是水輪機(jī)的重要組成部分。維修人員應(yīng)定期調(diào)整和維護(hù)水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，以確保水輪機(jī)正常運(yùn)行。只有預(yù)防才能提高維修的效率和效益，本文研究了水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的應(yīng)用和故障調(diào)節(jié)問題，以供相關(guān)人員參考。

一、水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的特點(diǎn)

（1）水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)運(yùn)行能力強(qiáng)。水電站通常尺寸比較大，運(yùn)行時(shí)會有很大的水流。它是水電站發(fā)電的重要工具，水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)對水流速度有控制作用，運(yùn)行強(qiáng)度和水流控制能力強(qiáng)。（2）水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)運(yùn)行過程復(fù)雜，影響范圍廣。水輪機(jī)機(jī)的組成很復(fù)雜，調(diào)速系統(tǒng)是其內(nèi)部部件之一。由于其操作復(fù)雜，在操作前需要經(jīng)過更多的步驟和過程。這種機(jī)械設(shè)備運(yùn)行速度快，工作流量大。任一環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障都會影響水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的正常運(yùn)行。（3）水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)在運(yùn)行過程中受到多種因素的影響。除了控制水流，它還起到發(fā)電的作用。因此，必須采取有效措施，確保調(diào)速系統(tǒng)的正常運(yùn)行。調(diào)試和維護(hù)時(shí)，應(yīng)考慮操作環(huán)境對其性能的影響。（4）水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)具有多種功能。工作期間，他執(zhí)行許多任務(wù)。只有充分利用這些功能，水輪機(jī)才能正常運(yùn)行，水電站才能正常穩(wěn)定地發(fā)電。利用計(jì)算機(jī)技術(shù)完成并網(wǎng)任務(wù)，根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整水輪機(jī)轉(zhuǎn)速，使整個(gè)水電站發(fā)電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

二、水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用的分析

（1）用傳統(tǒng)PID方法模擬水輪機(jī)調(diào)速器的工作狀態(tài)，得到調(diào)速器的相關(guān)數(shù)據(jù)，調(diào)速器控制整個(gè)工作過程和最終調(diào)節(jié)效果。經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，得到PID控制方法對系統(tǒng)變化的響應(yīng)規(guī)律。2）使用這種方法時(shí)，必須對已知量進(jìn)行排序，假設(shè)未知量的存在形式，利用水力發(fā)電特性，優(yōu)化輪換方式。計(jì)算結(jié)果可應(yīng)用于后續(xù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，通過科學(xué)調(diào)整運(yùn)行模式，將動(dòng)能損失降至最低。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，多項(xiàng)式方程法延長了調(diào)整時(shí)間，產(chǎn)生了較大誤差，因此放棄了該結(jié)果。（3）將數(shù)據(jù)替換成回歸函數(shù)，并將所得結(jié)果輸入系統(tǒng)進(jìn)行模擬測試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，多項(xiàng)式方程法誤差小，靈敏度高。而且，該函數(shù)還可以獲得每個(gè)系數(shù)的95%置信區(qū)間和顯著性概率。整合數(shù)據(jù)，檢測方程中至少一個(gè)自變量的系數(shù)不是0。

三、水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)故障及檢修分析

1.運(yùn)行時(shí)的故障特性

（1）調(diào)試期間新調(diào)試程序的故障分析。目前，新調(diào)試程序主要由液壓閥和比例閥組成。在開發(fā)過程中，通常會出現(xiàn)復(fù)雜的缺陷，例如線圈老化、插頭組件之間接觸不良、液壓值不符合要求、縮放設(shè)備問題等。由于液壓閥和雙軸閥調(diào)試程序均基于普通壓力閥的改造，因此普通壓力閥故障也可能發(fā)生在兩個(gè)新的調(diào)試程序中。

（2）調(diào)試時(shí)固定轉(zhuǎn)速控制器的故障分析。在研制過程中，固定調(diào)節(jié)器故障概率相對較低。故障的主要原因是外部實(shí)體進(jìn)入零部件和管道、外部泄漏、執(zhí)行過程中缺乏靈活性等。而且往往比較容易解決這些問題。此外，如果在此期間加強(qiáng)對安裝過程的管理和監(jiān)督，幾乎所有這些缺陷都可以消除，從而大大減少甚至防止這些缺陷的出現(xiàn)。

（3）執(zhí)行故障分析。開發(fā)后水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)可以正常運(yùn)行。運(yùn)行初期的缺陷特征主要有：管線多次用油回角;某些密封件漏油事故;油的清潔度降低;組件運(yùn)行不穩(wěn)定。當(dāng)調(diào)速系統(tǒng)運(yùn)行一段時(shí)間時(shí)，調(diào)速系統(tǒng)的組件通常處于最佳運(yùn)行狀態(tài)，從而大大降低了故障的可能性。

2.水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)維修的分析

（1）完善水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制參數(shù)。調(diào)速系統(tǒng)通常不配備純機(jī)械控制方式，只有自動(dòng)控制或電動(dòng)手動(dòng)控制，才能在空載或負(fù)載工作模式下引起主壓力分配閥的反復(fù)調(diào)節(jié)，這樣，水輪機(jī)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的總轉(zhuǎn)速、擺幅和頻率都非常大。在這種情況下，改善水輪機(jī)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的控制參數(shù)可以有效地解決這類問題，同時(shí)提高調(diào)速水平。

（2）加強(qiáng)對油品純度和性能的有效管理。從調(diào)速系統(tǒng)的工作機(jī)構(gòu)來看，它可以通過油路實(shí)現(xiàn)調(diào)速功能。目前使用的油主要是46號水輪機(jī)油，其粘度隨溫度變化而變化很大。低粘度會增加設(shè)備磨損，從而增加泄漏，高粘度會增加管道內(nèi)部的磨損。因此，必須加強(qiáng)對清洗和油品性能的有效管理，及時(shí)清除油箱分層，并及時(shí)清除管道內(nèi)的沙銹。

（3）及時(shí)處理漏電故障。由于水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)運(yùn)行速度快，必然會有一定程度的液體油被沖刷掉，這也是泄漏問題發(fā)生的主要因素，因此應(yīng)確保及時(shí)有效地處理泄漏問題。運(yùn)行中應(yīng)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢漏，確保及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，并采取措施有效進(jìn)行維護(hù)和維修。

（4）加強(qiáng)調(diào)速系統(tǒng)的維護(hù)。調(diào)速系統(tǒng)維護(hù)應(yīng)注意檢查調(diào)速油路和電氣系統(tǒng)：調(diào)速器潤滑油應(yīng)定期加工或更換，一般一年一次，新安裝或資本設(shè)備應(yīng)在兩個(gè)月內(nèi)至少進(jìn)行一次。機(jī)油濾清器應(yīng)每周清洗一次，前后壓差過大時(shí)應(yīng)立即更換或清洗。工作油泵和備用油泵每周輪換一次。定期檢查電氣設(shè)備的運(yùn)行情況，將電氣設(shè)備的輸出數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，判斷其運(yùn)行狀態(tài)是否正常，及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患，提前處理。每月檢查緊急停機(jī)電磁閥的觸發(fā)情況，以確保觸發(fā)時(shí)保險(xiǎn)絲有效。

結(jié)束語

綜上所述，水電站的檢修是水利工程的重要組成部分，在發(fā)電方面發(fā)揮著重要作用。因此，水電站的穩(wěn)定運(yùn)行可以保證電力供應(yīng)的質(zhì)量和安全。水電站維護(hù)技術(shù)人員應(yīng)運(yùn)行和維護(hù)水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，以確保水電站的最大效率和功能。

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