水電站水輪機(jī)調(diào)速器故障原因及處理方案

程剛 國網(wǎng)新源控股有限公司豐滿發(fā)電廠

水電站水輪機(jī)調(diào)速器關(guān)系著水電站的正常運(yùn)行情況。而作為水電站的工作人員，要想保證水電站在安全、穩(wěn)定的環(huán)境下運(yùn)行，就需要對(duì)影響其水輪機(jī)調(diào)速器的各種故障進(jìn)行分析，并以此制定科學(xué)合理的故障解決方案。

一、水電站水輪機(jī)調(diào)速器運(yùn)行原理

一般情況下，水電站水輪機(jī)調(diào)速器包括：電氣柜、機(jī)械柜、液壓操作執(zhí)行機(jī)構(gòu)、壓油裝置以及測頻裝置組成。其在運(yùn)行中是按照導(dǎo)葉控制原理進(jìn)行的，根據(jù)反饋值偏離給定值之間的偏差信號(hào)，電信號(hào)會(huì)通過PID進(jìn)行運(yùn)算，由微機(jī)調(diào)節(jié)器將已經(jīng)運(yùn)算后的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)械位移信號(hào)，這其中需要經(jīng)過伺服電機(jī)位移轉(zhuǎn)換器來完成電信號(hào)的轉(zhuǎn)換，對(duì)導(dǎo)葉的開度進(jìn)行調(diào)整，改變水輪機(jī)的流量，進(jìn)一步對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速和出力進(jìn)行控制。

二、水電站水輪機(jī)調(diào)速器常見的故障原因分析以及對(duì)應(yīng)的處理方案

（一）工作電源電壓故障

1.故障原因分析：水電站在進(jìn)行調(diào)速器調(diào)速時(shí)，工作人員給調(diào)速器電源板中同時(shí)接上了直流操縱操作電源和交流操作電源，通電以后，發(fā)現(xiàn)線路中的部分設(shè)備不能進(jìn)行正常工作，對(duì)電源板裝置的輸出電壓進(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)其輸出電壓為9V。但是在正常運(yùn)行的情況下，此電源板裝置的輸出電壓為24V，由此可以判斷出是水電站水輪機(jī)的調(diào)速器工作電源電壓出現(xiàn)了問題。通過相關(guān)人員對(duì)接入直流電源的流程進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致調(diào)速器工作電源電壓出現(xiàn)問題的原因有2種：一種是直流電源在接入電源板裝置時(shí)，操作技術(shù)不正確造成的，另一種是調(diào)速器電源板本身就存在著問題。

2.處理方案：針對(duì)以上分析出來的兩種情況，工作人員進(jìn)行采取了下列措施。在調(diào)速器處理系統(tǒng)被接入到電源板的工作電源之前，對(duì)交流線路、直流線路以及調(diào)速器之間的連接情況進(jìn)行了檢查，保證線路的各個(gè)接線方式都是正確的，并且其電壓的等級(jí)處在合理的范圍之內(nèi)。

（二）調(diào)速器異常波動(dòng)運(yùn)行故障

1.故障原因分析：水電站水輪機(jī)處于手動(dòng)控制的運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，水輪機(jī)則可以獲得高效率的穩(wěn)定運(yùn)行，而如果切換到自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，調(diào)速器就會(huì)出現(xiàn)導(dǎo)葉和漿葉頻繁交換調(diào)節(jié)的現(xiàn)象，并且調(diào)節(jié)的幅度極大，嚴(yán)重的甚至?xí)?dǎo)致機(jī)組停機(jī)，直接影響到了水電站處理系統(tǒng)的正常運(yùn)行。當(dāng)水輪機(jī)調(diào)速器處在不同的控制方式的運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，其兩者之間的差異性特征是非常明顯的，對(duì)此現(xiàn)象進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，造成此種故障的原因有2個(gè)：一個(gè)是電器方面出現(xiàn)故障造成的，另一個(gè)是機(jī)械液壓方面出現(xiàn)故障造成的。

2.處理方案：對(duì)以上2個(gè)故障原因進(jìn)行分析后，給出了如下的處理措施：在電氣方面，對(duì)導(dǎo)葉和漿葉的控制元件進(jìn)行檢查，其中導(dǎo)葉或者漿葉的開度、頻率以及相關(guān)的測量原件等都會(huì)造成控制元件的故障，所以要對(duì)導(dǎo)葉或者漿葉的開度、頻率、水位以及相關(guān)的測量數(shù)據(jù)的數(shù)值進(jìn)行檢查，檢查其是否出現(xiàn)異常，還要對(duì)導(dǎo)葉的主配閥門進(jìn)行檢查，看閥門內(nèi)有沒有東西卡住等。另外，還要對(duì)電氣回路和電器元件進(jìn)行檢查，對(duì)相關(guān)的傳感器回路、測頻回路以及測頻模塊等元器件進(jìn)行檢查，要保證各電器元件以及各電器回路都處在正常的運(yùn)行情況下。

（三）調(diào)速器導(dǎo)葉、漿葉故障

1.故障原因分析：當(dāng)水電站調(diào)速器電氣柜斷電后需要重新上電使用時(shí)，導(dǎo)葉、漿葉以及水輪機(jī)水頭則一直處在故障的狀態(tài)下，對(duì)電源模塊的輸出電壓進(jìn)行測量后發(fā)現(xiàn)，電源模塊的電源電壓為0V，并沒有輸出24V或者5V的電壓，并且同時(shí)信號(hào)反饋系統(tǒng)也出現(xiàn)了異常。對(duì)造成此種故障的原因進(jìn)行分析后，得出如下結(jié)果：一是由于導(dǎo)葉反饋越限導(dǎo)致導(dǎo)葉轉(zhuǎn)切到了手動(dòng)控制的狀態(tài)下。導(dǎo)葉所反饋出來的信息是電流信號(hào)，其范圍應(yīng)該在4～20mA。而當(dāng)導(dǎo)葉反饋的數(shù)值不在這個(gè)范圍內(nèi)就說明導(dǎo)葉的反饋出現(xiàn)了故障。一般情況下，此種故障在導(dǎo)葉全關(guān)或者信號(hào)線脫線的情況比較容易發(fā)生，此時(shí)，由于電流信號(hào)受到了干擾或者出現(xiàn)了不穩(wěn)定的情況，使得真實(shí)數(shù)值與判斷出來的數(shù)值出現(xiàn)了差異，所以就發(fā)出了故障信號(hào)；二是由于導(dǎo)葉反饋回路的原因造成了此種故障。通過對(duì)電壓進(jìn)行側(cè)測量后，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)葉反饋的電源模塊出現(xiàn)了接地的現(xiàn)象。然后采用逐步檢查，縮小了故障點(diǎn)的范圍。

2.處理方案：對(duì)以上兩個(gè)原因給出了具體的措施：首先，對(duì)于越限的處理，對(duì)導(dǎo)葉的反饋線進(jìn)行屏蔽處理，防止信號(hào)受到外界的干擾。根據(jù)越限故障信號(hào)，修改判斷導(dǎo)葉反饋故障的程序，從而對(duì)一些干擾的信號(hào)進(jìn)行過濾，保證調(diào)速器在發(fā)生瞬間故障時(shí)不會(huì)立即切換到手動(dòng)狀態(tài)。其次，在檢查中發(fā)現(xiàn)，監(jiān)控用的傳感器電源正極有接地現(xiàn)象。將電源線甩出去后，故障信號(hào)和電源模塊均恢復(fù)到了正常的狀態(tài)。檢查接地點(diǎn)的接地情況，要保證端子箱到導(dǎo)葉傳感器之間的接地情況是良好的，發(fā)現(xiàn)接力器鎖定附近的電纜出現(xiàn)了嚴(yán)重的磨損，導(dǎo)致出現(xiàn)了接地，使反饋信號(hào)出現(xiàn)了異常狀態(tài)。對(duì)受到嚴(yán)重磨損的電纜進(jìn)行包扎處理后，上電發(fā)現(xiàn)信號(hào)恢復(fù)了正常狀態(tài)。

三、結(jié)束語

總之，水輪機(jī)調(diào)速器在水電站的運(yùn)行中發(fā)揮著極其重要的作用。因此，保證調(diào)速器工作的穩(wěn)定也是保證水電站穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)條件。在實(shí)際運(yùn)行中，由于各種原因會(huì)導(dǎo)致調(diào)速器出現(xiàn)故障，因此，相關(guān)的工作人員異性要加強(qiáng)對(duì)水輪機(jī)調(diào)速器的維護(hù)，以便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，進(jìn)而解決問題。保證水電站在安全的環(huán)境下穩(wěn)定的運(yùn)行，使其實(shí)現(xiàn)最大化的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

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