水輪發電機組調速機常見故障分析及處理

王翼飛

摘 要：隨著我國經濟的快速發展，各行各業對于能源的需求量與日俱增，電能作為我國主要應用的能源之一，它的需求量自然是排在首位。在我國，發電的方式有很多種，例如風力發電，核電站，火力發電等等，但是應用最為廣泛的發電方式還是水力發電，這是因為其操作方法和發電形式更適應我國的國情，既充分利用了能源，又環保，影響力廣泛，文章將針對調速機工作時經常出現的問題進行歸納總結，以求提出更加合理的解決方案。

關鍵詞：抽動故障；控制系統；原因分析；故障排除

前言

水輪發電機是水電站發電的主要設備，其中，對于通過發電機的水流速度的調節要依靠調速機來實現，調速機是發電機的一項能量調整裝置，它能根據情況手動或自動調整電量的增減，保證發電機正常運轉。在實際操作過程中，調速器發生故障問題是在所難免的，我們要及時發現故障問題，及時分析并排除故障，盡可能減少因為調速器故障所帶來的經濟損失。

1 抽動故障實例

某水電站的水輪發電機組是采用比例數字閥式水輪機調速器作為調節轉速的主要動力，為了能夠提高發電機組的運行效率，我們對發電機組的 5 號機進行了調速器改造。但在改造后投入使用時，卻發現該機器的主配壓閥抽動現象較為嚴重，嚴重影響了機組的發電性能。在維修檢查中，我們試著將其主配放大系數較小后，發現抽動現象不再發生。但經過一個多月的運行之后，該機組又開始出現抽動現象，并且有功波動更加頻繁，在進行相關參數調節后發現，有功為 114MW 時，波動依然較為頻繁，直到有功調節為 108MW 時，波動現象才稍有緩解。為此我們判定導致其出現抽動的原因可能是主配壓閥的反饋位移傳感器有問題，因而將其進行了更換。但好景不長，僅僅過了一周，發電機組再次出現抽動故障，為了能夠徹底解決這一故障問題，對該發電機組進行了仔細全面的檢查分析，以期找出引起調速器故障的根本原因。

2 抽動故障現象

該發電機的調速器經過一定時間的運轉，就會出現閥門之間在一定幅度值和頻率范圍內發生抽動現象，部件發生位置的偏移，如果通過人為方式將閥門重新移位回到原始中心軸，或者重新校準閥門間的位置，機器不再繼續抽動現象，恢復正常運轉狀態，但易斷時間之后，此現象又如此往復出現。

3 故障起因的逐一剖析

調速器發生抽動故障的原因有多種，包括設備控制系統自身故障和設備部件故障。其中控制系統故障又可以分為中心控制程序問題，對電機工作頻率和導葉位置的輸入信息反饋出現問題，輸出系統出現問題。針對此種問題，首先，要判定故障位置，要對導葉的運作狀態進行觀察和分析，看是否在規定范圍值內運行，如果導葉運行速度與調速機抽動速率相一致，則初步判定為導葉故障。如果導葉運轉沒有發生異常，則繼續進行對其他部件故障的排除作業，直到找出故障部件。其次，要對是否有外部電磁干擾信號進行檢測，可通過觀測儀器進行中心控制系統的觀察，觀測其運轉狀態是否處于正常狀態，包括輸入輸出的波形和頻率。最后，進行設備內部震動因素的檢測，確定其震動是否在可接受范圍之內，如果相關部件位置沒有發生偏移，則可以排除震動因素干擾；另外，還要檢測部件之間的接觸是否良好或者是否有磨損現象發生，這也有可能造成抽動現象的方發生。如果故障不是由于控制系統造成的，就要對設備部件的進行逐一檢查。可以看各部件之間是否有油路堵塞現象，如果存在此現象，要及時進行管道疏通；還要檢查是否有部件的嚴重磨損或者拉伸變形，及時更換合格的零部件；檢查部件和線路之間是否存在接觸不良的現象，如有部件松動或脫落現象要采取有效措施加以固定和連接，必要時進行部件的更換。

4 采取有效的方法進行故障排除

4.1 部件自身問題的分析

4.1.1 更換主配小反饋

采用大流量比例閥內部的反饋耐壓型位移傳感器，該位移傳感器是根據差動變壓器的原理工作的，套在線圈中的鐵心在耐壓管內移動，耐壓管可以承受最大到 31.5MPa 的壓力，能適應對壓力介質中的某一段進行位移測量，測量過程是無接觸和無磨損的，分辨率高且不受限制。放大器集成在閥體內，并根據相應的行程進行調節。傳感器由 DC12V 電源供電，并產生 0～DC10V電壓作為輸出信號。

4.1.2 導葉反饋傳感器安裝在振動相對較小位置

通過機械變換裝置將導葉反饋傳感器安裝在水車室外，此處不會因水輪發電機組的振動而影響導葉反饋信號，避免了振動干擾。

4.1.3 消除電磁干擾

檢查并妥善處理調速器的電器柜殼體接地；外部直流繼電器或電磁閥線圈加裝反向并接續流二極管，接點兩端并接阻容吸收器件。

4.2 中心控制系統的故障排除

4.2.1 在PLC程序中對比例閥的濾波處理在負載、非頻率調節且開度偏差小于5時，延時10S后進行比例閥濾波處理，其大小在觸摸屏中可設置。

4.2.2 對數字閥的控制進行修改

在數字閥調節進入開度死區時，進行延時輸出，且延時時間在觸摸屏中可設置。

4.2.3 對調速器的控制

在調速器可編程邏輯控制器（PLC）進行相應處理。負載開度調節工況或者電手動工況下，假如控制輸出與實際開度的差值小于3，則修改主配反饋放大倍數為1，并且當主配位移變化超過100個數的時候，限制其計算值最大為100。

4.2.4 利用振動報警監測

加大對設備振動的監測力度，將振動幅度和頻率設置在允許范圍內，另外可以設置報警裝置，開展人員的實時監控，一旦發現振動過大的問題，報警裝置將自動提示人員要注意提防。

5 控制部件位移范圍

對部件位置移動的監控也十分重要，要采用專業測量儀器，實時對設備位移測量和監控，保證調速器不發生抽動故障。

6 如何在日常工作中對調速器開展養護維修工作

調速機在使用過程中要注意定期對運轉狀態進行觀測和保養，做好必要的觀測信息記錄，這項工作要靠設備的操控人員來完成，這就要求工作人員進行定期的專業素質培訓，提高其故障的判斷觀測能力，同時，要定期安排設備管理人員進行設備的監管工作，配合設備管修工作的完成。其次，可以根據科學儀器和人員經驗的雙重檢測手法對機器進行檢測維修，對調速器的檢測項目應該包括：（1）設備表面的完整程度，是否出現了危害到設備正常運轉的破損；（2）部件之間的連接是否有接觸不良的現象，或者是否存在磨損嚴重的情況；（3）檢查部件是否有松動和固定裝置脫落現象，并隨時調整部件的位置，使其回歸到正常狀態；（4）檢測是否有管道堵塞或者漏油現象，要及時疏通或者修補；（5）噪音檢測，主要注意設備是否發出異常的噪聲；（6）檢查各個部件本身是否處于正常工作狀態。人員開展設備養護時要注意以下方面：定期清理設備周圍雜物，使設備的運轉環境良好；做好設備的防塵去污工作；設備要經常上油以保持潤滑性，防止磨損；雨季時要注意設備的干燥，防止設備受到潮氣侵蝕；冬季時要注意設備的除冰保養，及時清除設備的殘留淤泥。

7 結束語

調速器是發電機的重要部件，對整個發電系統運轉的穩定性起到了重要作用，它保證了發電機的運行在正常轉速內，使設備運轉頻率達到電力設備要求，還可以協調各部件之間工作的同步性。對變速機的維護要從日常做起，一旦發生故障，要細心謹慎的進行故障原因分析，針對故障實施快速穩妥的維修方法，從根本上遏制故障的源頭。

參考文獻

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