燈泡貫流式機組調速器接力器抽動的故障分析及處理

余文敏

（青海大唐國際直崗拉卡水電開發有限公司，青海 尖扎 811999）

燈泡貫流式機組調速器接力器抽動的故障分析及處理

余文敏

（青海大唐國際直崗拉卡水電開發有限公司，青海 尖扎 811999）

摘要：詳細介紹大唐青海直崗拉卡水電開發有限公司3號機組調速器接力器抽動故障的分析及處理過程，并歸納總結了解決此類故障的方法。

關鍵詞：燈泡貫流式水輪機；調速器；接力器抽動；原因分析

1引言

大唐青海直崗拉卡水電開發有限公司位于黃河干流上游的青海省尖扎縣與化隆縣交界處，距上游李家峽水電站壩址7.5km，距青海省西寧市公路里程109km。總裝機5×38MW，設計年平均發電量7.62億kW·h。2012年初完成4臺機組調速器設備的改造、投運。改造后的調速器采用武漢能事達電氣股份有限公司生產的MGC400可編程微機調速器，其構成主要可以分為PLC可編程控制器、液晶顯示終端、信號采集回路、控制輸出回路、機電轉換驅動回路等幾部分。控制邏輯框圖如圖l示。

A、B兩套控制器采用主備工作方式，兩套控制器任意一套上電自檢正常后，該套控制器為工作機，另外一套控制器作為備用機。在工作機出現異常或故障時，通過容錯功能進行主從切換。工作電源采用交、直流雙供，其中，交流電源作為主電源，直流電源作為備用電源。兩套控制器通過CPU模塊上的以太網口及交換機進行通訊，交換信息。控制器狀態及故障輸出點通過硬接線及CPU模塊上的485串口與上位機進行通訊。

圖1調速器自動控制原理框圖

2故障的發生過程

2012年6月10日，3號機組在并網后發現調速器接力器存在抽動現象，機組輸出有功功率在15～20MW間來回波動。隨著接力器長時間的頻繁抽動，導致油壓裝置油泵啟動頻繁，油溫升高。運行人員將負荷由15MW減至8MW后，抽動頻率變緩，且調速器切至A套或B套均存在以上現象，將調速器切至“機手動”運行方式后，故障自動消除。

3故障的分析

從微機調速器的調節原理及硬件配置上分析，引起調速器接力器發生抽動的原因，其可能性包括：

（1）電氣部分

1）PLC可編程控制器的程序存在問題或控制參數不合適；

2）反饋輸入信號出現異常，包括機組頻率、主配位移反饋、導葉、槳葉開度反饋等，它們出現異常都可能引起調速器接力器發生抽動；

3）控制輸出部分有異常，包括A套調速器伺服電機控制回路中的MSP0200定位模塊、VW3M3102脈沖轉換板、伺服驅動器等出現異常或者B套調速器比例伺服閥控制回路中的AMO0410模擬量輸出模塊、比例伺服閥等出現異常。

（2）機械部分

比如主配壓閥存在機械零點漂移、卡阻現象、調速系統設備及管路部分存在漏油泄壓等。

4故障的處理

針對以上可能引起調速器接力器發生抽動的原因，按照以下步驟進行檢查處理：

（1）機組停機，進口或尾水閘門落下。保證調速系統油循環正常后操作導葉或槳葉不會造成機組飛轉的情況，再開始進行故障排查及處理。

（2）機械故障排查及處理

1）對調速系統中主配壓閥、油壓裝置、事故配壓閥、分段關閉閥、接力器、槳葉受油器及管路、連接法蘭等部分進行認真檢查，看是否存在明顯漏油泄壓的現象。

2）手動操作導葉、槳葉接力器開關，觀察接力器動作過程中有無明顯卡阻。并在任意開度位置停止操作，觀察導葉、槳葉開度能否穩定住，有無開方向或關方向的漂移變化，并對導葉、槳葉機械零點進行重新整定，使其滿足要求。

（3）反饋輸入信號排查及處理

1）導葉開度反饋、主配位移反饋分別是從接力器上的導葉開度傳感器和主配上的主配位移傳感器接入到回油箱旁的機柜,再從機柜接引到調速器電氣柜，該反饋是4～20mA的電流信號。需對傳感器安裝位置進行調整、緊固；檢查插頭及端子接線、回路絕緣、接地情況，并反復操作接力器開關運動，觀察采集上來的開度及位置反饋信號是否呈線性變化，與機械指針指示的開度值是否一致等。

2）調速器殘壓測頻是從10kV室的發電機機端電壓互感器引入電調柜,經隔離變后,接入測頻模塊。使用繼保儀對測頻模塊進行測頻精度檢查；同時應檢查發電機電壓互感器測頻回路的接線端子緊固情況,并檢查回路絕緣。

（4）調速器內部程序及參數設置錯誤排查及處理

根據調速器控制原理圖分析，調速器的自動控制給定值由YPID決定，通過和導葉、槳葉反饋值差值運算后經過放大（比例閥控制方式還需與主配位移反饋值進行差值運算放大）、數模轉換后輸出給執行機構。因此，控制環節中的任意一部分程序或參數錯誤都會導致接力器抽動故障。

1）靜態跟蹤。靜態跟蹤在機組無水狀態下進行，通過人為給定YPID值，檢查給定的輸出環節程序及控制參數是否適合，并不斷調整電機大、中、小偏差范圍及放大倍數、比例閥大環小環放大倍數、開向關向補償值、電氣零點補償、控制死區等參數，使導葉槳葉、開向關向、動作響應迅速，無明顯超調、欠調，跟蹤到位后主配壓閥無抽動現象且自動復中。

2）調速器在自動工況下，其YPID給定值是通過PID運算而來。因此，機組自動開機運行后，注意觀察不同工況對應的PID參數是否適合。比如空載PID、負載PID、一次調頻PID等.

5結束語

由于水輪機調速器系統是一套自動控制系統，某一個環節出現問題，都有可能使整個調速器系統不穩定。總結這次調速器接力器發生抽動的故障原因，主要是由于機械零點漂移和控制參數不適合造成。因此，對類似故障的產生今后必須注意：①加強設備日常巡視、維護及保養工作；②重視設備的現場操作、提高故障分析排查能力；③加強設備使用說明、圖紙等技術資料的管理工作。

參考文獻：

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[2]GB/T9652.2水輪機調速器與油壓裝置試驗驗收規程[S]

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[4]魏守平,盧本捷.水輪機調節調速器的PID調節規律[J].水力發電學報，2003(4)：26-29.

中圖分類號：TK730.4+1

文獻標識碼：B

文章編號：1672-5387（2015）12-0045-02

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2015.12.016

收稿日期：2014-07-31

作者簡介：余文敏（1976-），男，從事電氣點檢工作。