水輪機調速器抽動故障及對策

夏艷冰

摘? 要：水輪機調速器是控制水輪機運行重要輔助器械，能夠保證電力供應順利進行，保證水電安全。水輪機調速器抽動會影響水輪機的功能，失去速度調節會給設備本身帶來性能與狀態的影響。因此使用壓緊水輪機調速器主閥的行程對設備進行濾波處理，優化伺服比和參數比，優化水輪機調度等，采取相關的措施，可以保證水輪機調速器安全運行，提高水輪機調速器的優化運行。

關鍵詞：水輪機調速器;抽動故障;解決措施

中圖分類號：TV73? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

水輪機在運行的過程中很容易出現問題，關鍵的原因在于生產水輪機時，很容易被周圍環境所影響，在設計上存在很多缺陷從而產生問題。因此在具體運行水輪機的過程中，應該對水輪機調速器的運行條件、原則等展開合理的分析。因此必須要通過科學合理的手段與環境相結合，改進設計。在優化改進設計之后，避免設計當中存在的問題，相應提升調速器的使用壽命、運行狀態。水輪機調速器在運行的過程中還會發生偶然性的抽動現象，暫時無法將該現象消除，這成為水輪機設備運行的主要安全隱患。

1 水輪機調速抽動的一般表現

水輪機調速器抽動表現在液壓系統上出現不間斷和機械性、往復性抽動，該現象的存在，導致引發水輪機調速器的主閥、引導閥會出現不同幅度的抽動問題。該問題的出現，還會影響水輪機調速器的穩定運行。該問題在水輪機調速器抽動安裝、改造水電站水輪機當中需要重點考慮的問題。如果不采取有效的措施進行補救，整個水輪機調速器都會出現抽動，很容易導致損壞。在不斷抽動的過程中，設備的功能受到影響出現故障，水輪機調速器不能發揮調整、限定的作用，對整個水電站的生產都會造成嚴重影響[1]。詳細情況如圖1所示。

水輪機調速器一般使用內環控制體系感知主閥閥芯，從而采集水輪機調速器主閥活塞位置信息之后，以電子信號的方式確定設備運行的狀態。由于水輪機調速器主閥閥芯傳感器的電阻軌是使用導電塑料制作的，在長時間的運行之后會產生磨損，傳感器很容易觸電，產生接觸不良，導致水輪機調速器主閥閥芯傳感器接觸不良之后，需要對主閥閥芯位置頻繁調節從而產生抽動現象。

2 水輪機調速器產生抽動的表現

2.1 壓力閥故障部件

水利發電系統當中存在非常多的元件，在正常運行的過程當中往往都是使用內環式控制系統對設備進行管理。水輪機調速器的內部傳感器類型是壓力閥故障元件，如果在正常使用的過程中產生故障，就需要相關人員及時發現存在的故障，而且將相關的信息轉換成電子信號顯示出來，整個系統內利用電子信號的關系形成一個完整的系統，電子信號傳輸到設備工作站之后處理電子信號。

2.2 部件材料故障

在調速器運行的過程中存在很多影響因素，其中一個重要因素是沒有平衡問題影響所導致。水輪機調速器的產生材料一般都是塑料材質，在高負荷的運行過程中，塑料會被嚴重磨損。而且設備在運行的過程中，導電型塑料在經過磨損之后導電能力降低，最終對水輪機的正常運行造成影響。在設備運行的過程中很難準確控制設備具體的故障位置，在平衡點附近出現隨機抽動的現象，還會出現階段性抽動。

2.3 反饋信號的控制設備

反饋信號的控制設備處理效果也是水輪機調速器出現抽動現象的主要原因。當水輪機調速器導葉部分出現波動頻率比較大的信息，就說明運行設備存在故障。在設備的反饋機制當中產生反饋信息的主要部分是導葉元件，隨著震動頻率的增大、減少，震動頻率大的導葉部分造成的信號波動非常大。在這種情況下很難有效地進行水輪機信息采集，對內部控制系統的整理也很難進行，對水輪機調速器的控制效果產生負面影響。水輪機調速器增加了抽動故障是水輪機調速器產生抽動故障的關鍵原因[2]。

3 水輪機調速器抽動故障的解決措施

3.1 及時更換和維修部件

在水輪機調速器故障檢測的過程當中，相關人員應該在了解水輪機調速器零部件原件的特征基礎上，了解電子部件結構的詳細構成，針對設備結構得多各方面進行綜合分析，從而科學解決水輪機調速器當中存在的故障。在這個階段重點應該是重視設備產生出水故障時產生的影響，分析設備故障的主要原因，以設備故障為出發點進行清除處理。因為水輪機調出新運行的過程當中，存在很多設備對系統影響。因此在處理水輪機調速器故障的時候，應該從細節方面入手，積極完善設備的系統軟件，優化設備部件，同時分析設備的硬件故障，優化設備的硬件系統。如果設備出現抽動故障，是由系統的原因導致的，因此，重視設備抽動故障的系統控制原因，在處理抽動故障的時候，應該積極優化硬件設施和軟件系統，從控制系統方面入手來加強系統的控制能力。另外，檢測水輪機設備的過程當中，如果發現存在故障，基本反饋信息都會在導葉部件位置產生，在發生故障的時候，應該分析水能機調速器的重要部件，對于存在的故障，相關人員及時進行維修[3]。

3.2 設置主閥行程

在水輪機調速器安裝調試的過程當中，調速器的壓緊主閥行程應該在設備完全停機的狀態下進行。在設置的過程當中，水輪機調速器主閥控制伺服系統的信號回應很低，須經過信號控制，平衡信號波動頻率，從而降低抽動故障的出現。

3.3 優化參數

想要最大程度地避免出現水輪機調速器系統抽動的現象，減少水輪機調速器系統出現的變化，避免出現更多的震動信號，可以通過對調速器延時停止輸出數字閥，優化調速器的參數和控制數字閥，將抽動干擾的預防工作提前準備好。在改進之后，使用PID算法，能夠優化水輪機調速器參數。參數在優化之后，可以將主閥當中存在的偏差及時消除、及時調整參數量，使其與設定的目標值相近。另外，參數變化緩慢的水輪機調速器會有微分通道、比例通道失效的現象，因此需要通過進一步調節參數，來優化故障存在的現象，消除震動故障，保證水輪機調速器功能的穩定性。

3.4 更換主閥和安裝導葉

水輪機導葉接力器當中需要安裝導葉反饋接受電子信息，一般是使用直線電位器來安裝導葉。導葉反饋震動的頻率比較高，反饋信號的過程中產生波動造成水輪機的抽動障礙，因此可以改變導葉反饋的位置，將其安裝在水輪機調速層機械轉換設備當中，可以防止震動出現抽動障礙，對設備造成干擾。

另外還可以濾波處理水輪機，在水輪機調速器空載的情況下對機組進行分析調整，利用主閥對水輪機進行調整，由于水輪機調速存在障礙，很容易產生整個系統混亂的現象。因此在具體的使用過程中為提高設備自動控制的精準度，應該充分考慮調速器發生故障的來源和特征，考慮水輪機調速當中的各種影響因素，從而逐漸完善水輪機調速器的性能，提高調速器，保證水輪機調速器的運行在安全可控的范圍內。還可以優化水輪機調速器的開機曲線，在自適應開機曲線過程中，優化導葉的開度，避免開機的過程中導葉波動范圍大，增加開機過程中的不穩定性。

3.5 解決壓油泵頻繁啟動問題

水輪機調速器油泵啟動頻繁現象的存在不僅浪費了電站的資源能源，而且還會縮短液壓設備的使用壽命。發生油泵頻繁啟動的問題可能是因為調速器壓力油泵的效率比較低、調速器壓力泵組合閥安全閥異常，造成油泵出口壓力油壓力達不到設定額度，安全閥將油排到集油槽內。調速器油泵出口壓力閥門沒有關閉嚴實，或者是壓力油箱因為存在異常而沒有正常關閉。其中還有可能是由于調速系統內部油設備存在問題，例如主繼電器、導葉鎖定和帶伺服系統的葉輪葉片異常等。針對上述情況，綜合考慮到所有可能存在的原因之后，采取合理的措施進行檢查調整，對其進行優化。

解決的方式是觀察油泵內的機油壓力情況，檢查清洗油泵入口濾網是否清潔干凈。如果是油泵本身存在故障或者是相關的問題，就需要在檢查之后做好維修、或者是更換油泵。重新調整安全閥組合閥的設置確保閥門的密封性。檢查調速器的壓力油泵出口閥和壓力油箱排水閥是否緊密關閉，如果沒有嚴格關閉會給設備的穩定運行埋下安全隱患。在這種情況下就需要及時更換閥門。檢查調速系統內油液設備是否正常運行，可以避免發生竄油現象。做完上述檢查之后，如果還未解決調速器油泵頻繁啟動的問題，可以考慮更滑閥套，這是因為其可能存在導葉和葉片之間的主配調節頻繁現象所導致的。另外還有可能是水泵啟動頻繁存在電氣方面的問題，可以檢查油泵的設定值是否正常，檢查電路和位移傳感器電路。

除此之外，不排除存在常見的故障，例如存在機械柜壓差故障，可以對調速器機柜過濾器進行清洗，或是更換過過濾器就可以消除故障。例如導葉和葉片故障，處理電磁閥問題和位移傳感器的異常問題，就可以消除故障。

4 結語

綜上所述，水輪機調速器系統有自身的特征，具體的操作系統也有一定的特征。如果水輪機調速器存在障礙很容易造成水輪機系統發生錯亂。因此在實際水輪機工作時為提高自動控制設備的可靠性，在運行調速器發生故障的時候，要充分考慮水輪機調速器存在的各種影響因素，從而完善水輪機性能。

參考文獻

[1]王晶超，朱秋紅，王曉瑜.水輪機調速器系統抽動故障及其消除措施[J].中國高新區，2018（10）：192.

[2]張官祥，常中原，蔣小輝，等.水輪機調速器通信故障診斷處理及防范措施[J].水電站機電技術，2018，41（8）：64-67.

[3]鮑海艷，龍麗婷，付亮，等.水輪機調速器功率調節模式下負荷調節過渡過程穩定性研究[J].農業工程學報，2019，35（17）：50-57.