抽水蓄能機組調(diào)速器的導(dǎo)葉振動分析

周祥 張龍歌 潘盈 楊敏之 李赟俐

摘要：導(dǎo)葉振動是抽水蓄能機組調(diào)速器運行中的常見現(xiàn)象，本文通過對抽蓄機組調(diào)速器一導(dǎo)葉振動的原因和處理方式進行分析，討論優(yōu)化導(dǎo)葉振動現(xiàn)象的合理配置，并提出一種減少其振動周期的有效辦法。

關(guān)鍵字：宜興;調(diào)速器;導(dǎo)葉振動;優(yōu)化配置

1 引言

調(diào)速器是抽蓄電站機組的核心組成部分，調(diào)速器調(diào)節(jié)品質(zhì)好壞對水輪發(fā)電機組運行的安全性、經(jīng)濟性，對電力系統(tǒng)電能質(zhì)量和安全具有重大意義。宜興公司調(diào)速器由GE生產(chǎn)，調(diào)速器電氣控制部分采用最新的OC6000E控制系統(tǒng)，整體而言由調(diào)速器電氣控制柜+液壓柜（油壓設(shè)備）+接力器構(gòu)成，主要功能結(jié)構(gòu)由以下部分組成。測量機構(gòu)：測量機組轉(zhuǎn)速偏差，并把偏差信號轉(zhuǎn)變?yōu)槲灰菩盘枺缓筝敵?放大機構(gòu)：位移變化→油壓變化;執(zhí)行機構(gòu)：主接力器，控制導(dǎo)葉開度，改變流量;反饋機構(gòu)：緩沖器和杠桿機構(gòu)，當調(diào)節(jié)使=時，反饋信號使調(diào)節(jié)停止。實際運行過程中，調(diào)速器隨監(jiān)控負荷的變化，迅速改變機組的出力，并保持機組轉(zhuǎn)速和頻率變化在規(guī)定范圍內(nèi)。

2 調(diào)速器控制部分介紹

在調(diào)速器中導(dǎo)葉是執(zhí)行調(diào)速器功能的最終部分。導(dǎo)葉執(zhí)行機構(gòu)與控制機構(gòu)必須充分的可靠才能保證負荷的穩(wěn)定性，機組運行的安全性。然而在中小型水電站水輪發(fā)電機組運行過程中，導(dǎo)葉擺動的情況屢見不鮮。在宜興抽蓄各機組的實際運行過程中，導(dǎo)葉擺動主要分為周期性擺動及非周期性擺動兩大類，這兩類擺動一方面加劇了機組的整體振動水平，影響各類元件的工作情況，嚴重時會造成機組事故停機，另一方面導(dǎo)葉的擺動也會影響負荷的穩(wěn)定，嚴重時造成巨大的發(fā)電量考核，影響經(jīng)濟效益。

3 導(dǎo)葉振動原因分析

3.1測速裝置故障檢查

對離心飛擺裝置進行斷電檢查，手動撥動飛擺裝置，檢查裝置是否存在輕微卡澀，之后用水平儀檢查，檢查裝置是否處在水平位置未傾斜，百分表測試，其轉(zhuǎn)動水平/垂直差值小于00.3mm滿足要求，之后再次在各個轉(zhuǎn)速下對裝置組件的同心度進行檢查。

3.2電網(wǎng)頻率波動

一次調(diào)頻動作情況，在頻率超過死區(qū)時，調(diào)速器正常動作疊加負荷，導(dǎo)葉動作趨勢平緩未有擺動。在電網(wǎng)頻率未超越死區(qū)，在小范圍內(nèi)波動時，導(dǎo)葉也未有明顯的擺動情況，同時檢查了一次調(diào)頻考核較為嚴重的情況，導(dǎo)葉也沒有出現(xiàn)隨著小頻差反復(fù)擺動的情況

3.3勵磁參數(shù)設(shè)置不當

檢查勵磁系統(tǒng)錄波儀，檢查勵磁電流輸出平穩(wěn)，同時關(guān)注機組整體振動水平。

3.4調(diào)速器硬件故障

對調(diào)速器硬件部分進行檢查，緊固端子，檢查測頻測速單元，檢測了各類電磁閥及繼電器，確保調(diào)速器柜硬件及其回路正常

3.5水力脈動

對各臺機組啟停及穩(wěn)態(tài)運行全過程進行跟蹤，檢查同一流道相鄰機組啟停及負荷大幅度變化時，另一運行機組導(dǎo)葉是否發(fā)生了劇烈擺動，同時觀察檢查蝸殼和尾水管的水壓力產(chǎn)生周期性的振幅波動。

3.6導(dǎo)葉氣蝕

水輪機的氣蝕現(xiàn)象嚴重時，確實造成接力器的擺動。這種擺動的周期沒有規(guī)律，但擺動的幅值與機組承擔負荷有關(guān)。其中氣蝕現(xiàn)象嚴重的機組擺動情況尤為劇烈。

4.優(yōu)化配置策略

4.1定期處理導(dǎo)葉氣蝕

4.1.1.清理氣蝕區(qū)：對氣蝕區(qū)用電弧氣刨將氣蝕破壞區(qū)的氣蝕層剝?nèi)ィトケ砻鏉B碳層，使其露出新鮮的金屬。清理過程中，使清理的區(qū)域比實際氣蝕區(qū)大，使氣蝕鏟除的厚度應(yīng)由氣蝕區(qū)向非處理區(qū)逐漸減小;對個別氣蝕較深的點答應(yīng)保留，但其四周95%的面積上應(yīng)露出其母體金屬。2對氣蝕區(qū)補焊：對氣蝕破壞深度小于8mm的區(qū)域，經(jīng)清理后直接抗氣蝕焊條進行堆焊;氣蝕破壞深度超過8mm的區(qū)域清理后，先用與母體材料化學(xué)成分相近的結(jié)427等焊條打底，然后再抗氣蝕焊條堆焊;若個別部位有撣邊的通常可用不銹鋼板進行整塊鑲補;處理補焊后，對其進行退火處理。

4.1.2增加調(diào)壓室

考慮在水輪機壓力水管和引水道之間修建調(diào)壓室，增設(shè)排氣設(shè)施。當水輪機需水量忽然減小時，從引水道中流來的多余水量暫時進入調(diào)壓室。而當水輪機需水量忽然增大時，調(diào)壓室中可首先補充給予，減少水輪機壓力管和引水管中的水錘壓力產(chǎn)生，使運行設(shè)備在水壓變化最小時的運行狀態(tài)處于最佳運行方式。結(jié)合公司頒布的防球閥自激振蕩反措，攝取壓力水管中的壓力變化及機組運行時調(diào)速系統(tǒng)的接力器擺動，出現(xiàn)共振現(xiàn)象則立刻打開旁通閥。

在調(diào)速器電氣控制邏輯中新增水頭計算修正邏輯，由于調(diào)速器導(dǎo)葉開度受水頭影響，而水頭計算公式為壓力鋼管與尾水管壓力做差換算，因此添加修正系數(shù)，減少水力脈動發(fā)生時造成的壓力測量偏差，同時，修正后的邏輯考慮了同一流道相鄰機組啟停及負荷劇烈變動的情況，在檢測到壓力異常時，調(diào)整調(diào)節(jié)幅度和時間的搭量。

4.2定期處理導(dǎo)葉氣蝕

考慮在水輪機壓力水管和引水道之間修建調(diào)壓室，增設(shè)排氣設(shè)施。當水輪機需水量忽然減小時，從引水道中流來的多余水量暫時進入調(diào)壓室。而當水輪機需水量忽然增大時，調(diào)壓室中可首先補充給予，減少水輪機壓力管和引水管中的水錘壓力產(chǎn)生，使運行設(shè)備在水壓變化最小時的運行狀態(tài)處于最佳運行方式。結(jié)合公司頒布的防球閥自激振蕩反措，攝取壓力水管中的壓力變化及機組運行時調(diào)速系統(tǒng)的接力器擺動，出現(xiàn)共振現(xiàn)象則立刻打開旁通閥。

參考文獻

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