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

田儒平　劉翱

【摘 要】在水電站的運行過程中，水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)是重要的組成部分之一，會對水電站的穩(wěn)定性、安全性產(chǎn)生直接的影響。對此，為了能夠確保水電站的穩(wěn)定運行，就需要對水輪機(jī)調(diào)試系統(tǒng)提高重視度，加強(qiáng)對其的管理，由專業(yè)人員定期對水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)試、維護(hù)，不僅能夠及時地發(fā)現(xiàn)所存在的問題，采取科學(xué)措施有效解決，而且還能夠確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高設(shè)備運行性能，滿足水電站的發(fā)展需求，為水電站的穩(wěn)定發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】水輪機(jī);調(diào)速系統(tǒng);應(yīng)用;故障維修

在水電站的運行與發(fā)展中，所包含的設(shè)備種類比較對，而水輪機(jī)只是其中一種，但是會水電站整體的運行有巨大的影響性。一旦水輪機(jī)發(fā)生了故障問題，就無法進(jìn)行正常的發(fā)電，對各領(lǐng)域的發(fā)展造成不利的影響。對此，需要水電站能夠加強(qiáng)對其的管理與維護(hù)。在水輪機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中，速度控制系統(tǒng)是核心部分，相關(guān)工作人員在管理與維護(hù)的過程中，能夠?qū)ζ浼哟缶S護(hù)力度，才能確保水輪機(jī)的正常運行，從而提高整體的工作效率。

一、水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)概述

水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，是以機(jī)組轉(zhuǎn)速變化為基礎(chǔ)，通過對水輪機(jī)過流量的合理控制，實現(xiàn)了對水輪機(jī)輸出功率的適當(dāng)調(diào)節(jié)，在調(diào)速系統(tǒng)與調(diào)節(jié)對象的結(jié)合下，形成了閉環(huán)系統(tǒng)^[1]。首選，對相關(guān)測量元件的測量，針對測量出的信息數(shù)據(jù)對分析，掌握機(jī)組的轉(zhuǎn)速、功率等情況。其次，是把檢測出的信息數(shù)據(jù)，以信號傳輸?shù)男问郊皶r地反饋到系統(tǒng)中，由系統(tǒng)對其進(jìn)行綜合分析。最后，系統(tǒng)會把分析出的結(jié)果，借助反饋元件對其進(jìn)行傳遞，落實到綜合點中。而水輪機(jī)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，主要的應(yīng)用功能，最大的效益就是對機(jī)械液壓的裝置處理。無論是對壓力罐的生產(chǎn)與設(shè)置，還是對接力器的應(yīng)用，都能夠根據(jù)具體的要求高效率地完成。通常情況下，針對常規(guī)油壓調(diào)速器，是需要對壓力罐充入高壓氣體，而對高油壓調(diào)速器的應(yīng)用需要氮氣的支持，在螺桿泵、齒輪泵的壓力下，使壓力罐內(nèi)的油抽出。

從水電系統(tǒng)的角度分析，水輪機(jī)調(diào)速器是重要的結(jié)構(gòu)部分。在水電站運行的過程中，電網(wǎng)負(fù)荷會發(fā)生相應(yīng)的變化，就需要對水輪機(jī)調(diào)速器對輸出功率適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)，才能夠確保電頻的穩(wěn)定性。通過調(diào)速器對控制部件、執(zhí)行部件的控制，使整體系統(tǒng)都能夠長期地保持在穩(wěn)定運行的情況下，可以把調(diào)速器與調(diào)速器控制對象，以整體的形式進(jìn)行全面分析，逐漸地形成了水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)^[2]。

二、水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用

首先，是采用傳統(tǒng)的PID法，能夠?qū)λ啓C(jī)調(diào)速器的工作狀態(tài)進(jìn)行模擬，通過對其的模擬，詳細(xì)地觀察調(diào)速器的實際運行情況，把所產(chǎn)生的信息數(shù)據(jù)詳細(xì)地記錄，結(jié)合信息數(shù)據(jù)的分析結(jié)果，對其進(jìn)行適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)，在PID控制法的作用下，能夠詳細(xì)地掌握該系統(tǒng)的變化規(guī)律。其次，依然是對PID控制法的應(yīng)用，通過對已知量的整理，以此為分析的基礎(chǔ)，假設(shè)出未知量的存在，由水輪發(fā)電特征優(yōu)化轉(zhuǎn)動模式的影響，使計算出的結(jié)果能夠在后續(xù)系統(tǒng)設(shè)計中正常地應(yīng)用，降低系統(tǒng)對動能的損耗^[3]。通過具體的模擬實驗，對多項式方程法的應(yīng)用，能夠延長系統(tǒng)調(diào)節(jié)的具體時間，但是所產(chǎn)生的誤差卻比較大，那么在水輪機(jī)調(diào)試系統(tǒng)中就無法正常的應(yīng)用。最后，是以代入regress函數(shù)的研究，依然是對代入系統(tǒng)的模擬試驗。而通過具體實驗的分析，能夠得出：對多項式方程法的應(yīng)用，整體的誤差比較小，靈敏性還比較高，對95%的系數(shù)產(chǎn)生了積極的影響。對此，需要注意的是，對整合方程的分析，有一個重要的前提條件，就是在整合方程中，至少需要有一個自變量的系數(shù)是不為0，才能夠滿足整合方程的分析需求，加強(qiáng)對控制系統(tǒng)調(diào)速器的保護(hù)。

三、水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)故障維修策略

水頭故障狀態(tài)，是設(shè)備的故障燈會瞬間亮起，對自動式水頭進(jìn)行應(yīng)用時，需要手動對水頭的轉(zhuǎn)化。解決方法：是采用3-15mA模擬量信號，能夠把檢測出的信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)綄?yīng)的端子中。

導(dǎo)葉反饋故障，故障燈會亮起，在輸入?yún)^(qū)域中，模塊紅色的LED燈也會亮起，在人機(jī)界面中也對其發(fā)生的故障進(jìn)行了具體的說明。解決的方法：是采用對接線方法，能夠?qū)?dǎo)葉的詳細(xì)檢查，及時地變送器的處理。

槳葉反饋故障，故障指示燈會亮起，輸入模塊中的指示燈也會亮起。解決方法：采用對接線對槳葉的檢查，如何是變送器發(fā)生了故障，就需要及時修復(fù)。

齒盤測頻故障，是設(shè)備在正常運行的過程中，齒盤發(fā)生了運行不良的情況，與接近開關(guān)產(chǎn)生了斷線，造成安裝的間距越來越大。故障燈會亮起，齒盤測頻將的信息數(shù)據(jù)在50赫茲作用。解決方法：對接線的詳細(xì)檢查，控制安裝距離的規(guī)范性。

首先，是對水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的全面檢查，加強(qiáng)日常對設(shè)備運行環(huán)境的管理，避免灰塵進(jìn)入到液壓管道內(nèi)，對系統(tǒng)的穩(wěn)定運行造成不利的影響。對液壓油位置的控制，不要發(fā)生超高問題，會對設(shè)備造成腐蝕，在運動的過程還會產(chǎn)生大量的氣泡，使油路無法暢通，造成液壓油外溢。對導(dǎo)閥活塞的檢查，是避免發(fā)生卡阻的情況^[4]。此外，對相關(guān)工作人員提出了更高的要求，不僅要具備專業(yè)技術(shù)水平，而且還有較強(qiáng)的綜合能力，對設(shè)備操作技術(shù)與檢查技術(shù)詳細(xì)地掌握，才能夠?qū)λ啓C(jī)設(shè)備控制系統(tǒng)進(jìn)行檢查的過程中，及時地發(fā)現(xiàn)所存在的故障與問題，具有針對性地分析，明確故障發(fā)生的具體位置，以對各項信息數(shù)值的全面分析，掌握水輪機(jī)設(shè)備的運行狀態(tài)。并且，一旦水輪機(jī)設(shè)備發(fā)生了故障問題，系統(tǒng)就會發(fā)出故障報警信號，幫助相關(guān)工作人員及時地處理。

其次，是對水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的安全維護(hù)。維護(hù)的核心工作就是調(diào)速油路、電氣系統(tǒng)。針對水輪機(jī)控制系統(tǒng)的油路，需要定期處理、更換，通常情況下，是需要每一年進(jìn)行一次的更換。而針對新裝、大修的設(shè)備，要在兩個月內(nèi)更換一次。每周對濾油器進(jìn)行清潔一次，根據(jù)油壓的增大，會需要及時地對其進(jìn)行更換、清理^[5]。油泵包括工作油泵與備用油泵，每周一次輪換。對電氣設(shè)備輸出信息數(shù)據(jù)的詳細(xì)記錄，針對每次記錄的信息數(shù)據(jù)對比分析，可以在信息數(shù)據(jù)中了解設(shè)備的運行情況。加強(qiáng)對設(shè)備的維護(hù)，降低故障發(fā)生率，提高設(shè)備的穩(wěn)定性。

結(jié)語：

綜上所述，針對水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用與故障維修，需要加強(qiáng)對其的管理，能夠?qū)Ω黜椫笜?biāo)詳細(xì)地記錄，能夠分析出水輪機(jī)是否存在著故障問題，明確故障的具體位置，確保水輪機(jī)設(shè)備的穩(wěn)定運行。可以選擇在水輪機(jī)中安裝調(diào)速系統(tǒng)，能夠有利于對水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用，從而滿足水電站的運行要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉吉斌，張明.水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用及其故障維修分析[J].中國科技投資，2019，（16）：98.

[2]陳永興.水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用及其故障維修分析[J].科學(xué)與信息化，2019，（13）：80，83.

[3]林靜.水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用及其故障維修[J].通訊世界，2018，（9）：155-156.DOI：10.3969/j.issn.1006-4222.2018.09.100.

[4]劉西明.關(guān)于水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用與故障維修[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015，0（1）.

[5]陳宏州.水輪機(jī)調(diào)速器系統(tǒng)及故障處理技術(shù)分析[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2018，（14）：1557.

（作者單位：國網(wǎng)湖南水電公司）