淺析水輪發電機組機頻不穩的處理

韓春英

（黃河小浪底水資源投資有限公司，河南鄭州450000）

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淺析水輪發電機組機頻不穩的處理

韓春英

（黃河小浪底水資源投資有限公司，河南鄭州450000）

摘要：詳細介紹了沖擊式調速器的結構功能以及出現機頻不穩定故障的解決辦法。

關鍵詞：沖擊式；調速器；機頻

0　概述

芒緬河水電站位于云南省盈江縣弄璋鎮西南部芒緬河干流上，距盈江縣城約53 km，屬引水式電站，電站引用流量Q引=1.1 m3/s，設計水頭390 m，額定轉速395 r/min。安裝2臺沖擊式水輪發電機組，裝機容量1×1.6 MW（1號機組）+1×2.0 MW（2號機組），設計年發電量1715萬kW·h。年利用小時5358 h，電站以發電為主。

芒緬河水電站機組采用武漢漢諾優電控有限責任公司的CKT-40-4.0型沖擊式微機調速器，采用現代高壓液壓技術控制以及可編程微機控制技術，用囊式儲能器代替常規液壓氣管，具有集成化程度高、質量可靠、性能優良等優點。適用于調速器儲能容積小于40 L的切擊式、斜擊式水輪機的轉速/頻率、有功功率調節。

1　調速系統結構及主要參數

1.1主要構成

CKT-40-4.0型沖擊式微機調速器主要由電氣控制柜、油箱、氣囊式儲能器、油源閥組、控制閥組、電接點壓力表、電機泵組、高壓軟管、接力器及位移傳感器等組成。

1.2技術參數

（1）交流工作電源：AC 220 V±15 %；

（2）直流工作電源：DC220V±15%或者DC110V± 15 %；

（3）機頻信號電壓范圍：AC 0.3 V～AC 150 V；

（4）網頻信號電壓范圍：AC 0.3 V～AC 150 V；

（5）交流電源取自站用電400 V電源屏，直流電源取自站用直流電源屏，互為備用，無切換時間。

2　調速系統出現故障現象

2013年9月22日，天氣晴好，芒緬河水電站1號機組、2號機組帶負荷正常運行，無外部影響發電不利因素。15：25，運行值班員發現2號機組運行工況出現聲音異常，現場巡視后，15：30 2號機組上位機停機不成功，在現地手動緊停調速器，通知相關領導。

組織有關人員在進行了檢查后，再次開機至水輪機狀態，機頻高于50 Hz時，調節開度為“0”，噴針開度仍為空載開度，機頻繼續上升，最后越限，水輪機保護動作，調速器緊停。

3　原因分析

根據運行值班員的匯報，電站組織相關人員進行分析處理。2號機組出現聲音異常時（以15：25為例）有關數據如表1、2所示：

表1　1號機組、2號機組15:25實時參數

表2　1號機組、2號機組15:25實時參數

從表1、表2分析可知，2號機組在運行工況出現異常時，機組并沒有超出正常運行范圍運行，凈水頭、各部軸承溫度、勵磁電流等運行參數并沒有出現明顯的異?，F象，機頻、轉速等參數有上升趨勢。因此，首先排除了水位壓力降低、電磁力矩不平衡、外部受力等原因造成機組震動，于是，將調速器反饋系統作為進一步的排查重點。

4　故障處理

調速器采用電子調節器+電液隨動系統的系統結構，調節運算功能由PLC完成，電液隨動系統實現功率放大，推動噴針打開或關小，從而調節機組頻率和負荷。

調節器采用智能變結構、變參數PID運算，電液隨動系統由綜合放大電路板、數字（比例閥）、接力器、位移傳感器構成。

經過全面檢查，PLC輸入、輸出信號正常，數字比例閥及油管路、接力器工作正常，電手動關噴針時，噴針不能全關，全開正常，通過對電磁閥強勵，全關全開均正常。于是，維護人員對位移傳感器、二次接線回路、綜合放大電路板進行了重點檢查。

4.1二次接線回路

經過排查二次接線，發現接力器反饋11號端子松動，出現虛接現象，緊固后，二次接線回路正常，但故障仍沒有排除。

4.2位移傳感器

首先檢查了位移傳感器的動作順暢性、輸入電源、輸出信號以及固定裝置。發現輸入電源、輸出信號正常、傳感器本體沒有發卡現象，位移傳感器移動部分與噴針活塞聯結部位存在問題。

（1）位移傳感器移動部分與噴針活塞聯結固定螺栓采取單螺帽方式固定，長期運行后，出現松動現象；

（2）位移傳感器軸線沒有在一條軸線上，全關時出現位移偏差，零點漂移。

通過加裝“背帽”及調整軸線，將上述問題處理后，發現故障現象仍沒有排除。

4.3綜合放大電路板

首先檢查了電子“零點”、三角波頻率及放大倍數，均正常。在檢查正向死區補償、負向死區補償時，發現對地電阻值遠遠大于說明書要求。具體參數見表3。

表3　補償參數表

根據說明書要求，將上述阻值調整到要求值，再次做調速器無水試驗，開啟噴針速度明顯降低，關噴針時，噴針拒動。

根據上述現象，試驗人員進行大量試驗，重新調整正向死區補償、負向死區補償參數，當負向死區補償參數調整到8.00 K、正向死區補償調整到5.41 K時，調速器運行穩定，故障排除。

5　結論

（1）二次接線比較復雜，長期運行，容易產生松動，建議經常檢查。

（2）沖擊式機組震動較大，建議電氣元器件做好防震工作。

（3）由于說明書版本的不一致，有關要求可能與實際偏差較大，建議根據試驗現象逐步調整，直至合適。

作者簡介：韓春英（1972-），女，工程師，從事水電站技術管理工作。

收稿日期：2016-01-19

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2016.04.017

中圖分類號：TV734.4

文獻標識碼：B

文章編號：1672-5387（2016）04-0052-02