水輪發(fā)電機(jī)組調(diào)速機(jī)常見故障分析及處理

王翼飛

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)于能源的需求量與日俱增，電能作為我國主要應(yīng)用的能源之一，它的需求量自然是排在首位。在我國，發(fā)電的方式有很多種，例如風(fēng)力發(fā)電，核電站，火力發(fā)電等等，但是應(yīng)用最為廣泛的發(fā)電方式還是水力發(fā)電，這是因?yàn)槠洳僮鞣椒ê桶l(fā)電形式更適應(yīng)我國的國情，既充分利用了能源，又環(huán)保，影響力廣泛，文章將針對(duì)調(diào)速機(jī)工作時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)的問題進(jìn)行歸納總結(jié)，以求提出更加合理的解決方案。

關(guān)鍵詞：抽動(dòng)故障；控制系統(tǒng)；原因分析；故障排除

前言

水輪發(fā)電機(jī)是水電站發(fā)電的主要設(shè)備，其中，對(duì)于通過發(fā)電機(jī)的水流速度的調(diào)節(jié)要依靠調(diào)速機(jī)來實(shí)現(xiàn)，調(diào)速機(jī)是發(fā)電機(jī)的一項(xiàng)能量調(diào)整裝置，它能根據(jù)情況手動(dòng)或自動(dòng)調(diào)整電量的增減，保證發(fā)電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。在實(shí)際操作過程中，調(diào)速器發(fā)生故障問題是在所難免的，我們要及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障問題，及時(shí)分析并排除故障，盡可能減少因?yàn)檎{(diào)速器故障所帶來的經(jīng)濟(jì)損失。

1 抽動(dòng)故障實(shí)例

某水電站的水輪發(fā)電機(jī)組是采用比例數(shù)字閥式水輪機(jī)調(diào)速器作為調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的主要?jiǎng)恿?，為了能夠提高發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行效率，我們對(duì)發(fā)電機(jī)組的 5 號(hào)機(jī)進(jìn)行了調(diào)速器改造。但在改造后投入使用時(shí)，卻發(fā)現(xiàn)該機(jī)器的主配壓閥抽動(dòng)現(xiàn)象較為嚴(yán)重，嚴(yán)重影響了機(jī)組的發(fā)電性能。在維修檢查中，我們試著將其主配放大系數(shù)較小后，發(fā)現(xiàn)抽動(dòng)現(xiàn)象不再發(fā)生。但經(jīng)過一個(gè)多月的運(yùn)行之后，該機(jī)組又開始出現(xiàn)抽動(dòng)現(xiàn)象，并且有功波動(dòng)更加頻繁，在進(jìn)行相關(guān)參數(shù)調(diào)節(jié)后發(fā)現(xiàn)，有功為 114MW 時(shí)，波動(dòng)依然較為頻繁，直到有功調(diào)節(jié)為 108MW 時(shí)，波動(dòng)現(xiàn)象才稍有緩解。為此我們判定導(dǎo)致其出現(xiàn)抽動(dòng)的原因可能是主配壓閥的反饋位移傳感器有問題，因而將其進(jìn)行了更換。但好景不長，僅僅過了一周，發(fā)電機(jī)組再次出現(xiàn)抽動(dòng)故障，為了能夠徹底解決這一故障問題，對(duì)該發(fā)電機(jī)組進(jìn)行了仔細(xì)全面的檢查分析，以期找出引起調(diào)速器故障的根本原因。

2 抽動(dòng)故障現(xiàn)象

該發(fā)電機(jī)的調(diào)速器經(jīng)過一定時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)，就會(huì)出現(xiàn)閥門之間在一定幅度值和頻率范圍內(nèi)發(fā)生抽動(dòng)現(xiàn)象，部件發(fā)生位置的偏移，如果通過人為方式將閥門重新移位回到原始中心軸，或者重新校準(zhǔn)閥門間的位置，機(jī)器不再繼續(xù)抽動(dòng)現(xiàn)象，恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，但易斷時(shí)間之后，此現(xiàn)象又如此往復(fù)出現(xiàn)。

3 故障起因的逐一剖析

調(diào)速器發(fā)生抽動(dòng)故障的原因有多種，包括設(shè)備控制系統(tǒng)自身故障和設(shè)備部件故障。其中控制系統(tǒng)故障又可以分為中心控制程序問題，對(duì)電機(jī)工作頻率和導(dǎo)葉位置的輸入信息反饋出現(xiàn)問題，輸出系統(tǒng)出現(xiàn)問題。針對(duì)此種問題，首先，要判定故障位置，要對(duì)導(dǎo)葉的運(yùn)作狀態(tài)進(jìn)行觀察和分析，看是否在規(guī)定范圍值內(nèi)運(yùn)行，如果導(dǎo)葉運(yùn)行速度與調(diào)速機(jī)抽動(dòng)速率相一致，則初步判定為導(dǎo)葉故障。如果導(dǎo)葉運(yùn)轉(zhuǎn)沒有發(fā)生異常，則繼續(xù)進(jìn)行對(duì)其他部件故障的排除作業(yè)，直到找出故障部件。其次，要對(duì)是否有外部電磁干擾信號(hào)進(jìn)行檢測，可通過觀測儀器進(jìn)行中心控制系統(tǒng)的觀察，觀測其運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)是否處于正常狀態(tài)，包括輸入輸出的波形和頻率。最后，進(jìn)行設(shè)備內(nèi)部震動(dòng)因素的檢測，確定其震動(dòng)是否在可接受范圍之內(nèi)，如果相關(guān)部件位置沒有發(fā)生偏移，則可以排除震動(dòng)因素干擾；另外，還要檢測部件之間的接觸是否良好或者是否有磨損現(xiàn)象發(fā)生，這也有可能造成抽動(dòng)現(xiàn)象的方發(fā)生。如果故障不是由于控制系統(tǒng)造成的，就要對(duì)設(shè)備部件的進(jìn)行逐一檢查。可以看各部件之間是否有油路堵塞現(xiàn)象，如果存在此現(xiàn)象，要及時(shí)進(jìn)行管道疏通；還要檢查是否有部件的嚴(yán)重磨損或者拉伸變形，及時(shí)更換合格的零部件；檢查部件和線路之間是否存在接觸不良的現(xiàn)象，如有部件松動(dòng)或脫落現(xiàn)象要采取有效措施加以固定和連接，必要時(shí)進(jìn)行部件的更換。

4 采取有效的方法進(jìn)行故障排除

4.1 部件自身問題的分析

4.1.1 更換主配小反饋

采用大流量比例閥內(nèi)部的反饋耐壓型位移傳感器，該位移傳感器是根據(jù)差動(dòng)變壓器的原理工作的，套在線圈中的鐵心在耐壓管內(nèi)移動(dòng)，耐壓管可以承受最大到 31.5MPa 的壓力，能適應(yīng)對(duì)壓力介質(zhì)中的某一段進(jìn)行位移測量，測量過程是無接觸和無磨損的，分辨率高且不受限制。放大器集成在閥體內(nèi)，并根據(jù)相應(yīng)的行程進(jìn)行調(diào)節(jié)。傳感器由 DC12V 電源供電，并產(chǎn)生 0～DC10V電壓作為輸出信號(hào)。

4.1.2 導(dǎo)葉反饋傳感器安裝在振動(dòng)相對(duì)較小位置

通過機(jī)械變換裝置將導(dǎo)葉反饋傳感器安裝在水車室外，此處不會(huì)因水輪發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)而影響導(dǎo)葉反饋信號(hào)，避免了振動(dòng)干擾。

4.1.3 消除電磁干擾

檢查并妥善處理調(diào)速器的電器柜殼體接地；外部直流繼電器或電磁閥線圈加裝反向并接續(xù)流二極管，接點(diǎn)兩端并接阻容吸收器件。

4.2 中心控制系統(tǒng)的故障排除

4.2.1 在PLC程序中對(duì)比例閥的濾波處理在負(fù)載、非頻率調(diào)節(jié)且開度偏差小于5時(shí)，延時(shí)10S后進(jìn)行比例閥濾波處理，其大小在觸摸屏中可設(shè)置。

4.2.2 對(duì)數(shù)字閥的控制進(jìn)行修改

在數(shù)字閥調(diào)節(jié)進(jìn)入開度死區(qū)時(shí)，進(jìn)行延時(shí)輸出，且延時(shí)時(shí)間在觸摸屏中可設(shè)置。

4.2.3 對(duì)調(diào)速器的控制

在調(diào)速器可編程邏輯控制器（PLC）進(jìn)行相應(yīng)處理。負(fù)載開度調(diào)節(jié)工況或者電手動(dòng)工況下，假如控制輸出與實(shí)際開度的差值小于3，則修改主配反饋放大倍數(shù)為1，并且當(dāng)主配位移變化超過100個(gè)數(shù)的時(shí)候，限制其計(jì)算值最大為100。

4.2.4 利用振動(dòng)報(bào)警監(jiān)測

加大對(duì)設(shè)備振動(dòng)的監(jiān)測力度，將振動(dòng)幅度和頻率設(shè)置在允許范圍內(nèi)，另外可以設(shè)置報(bào)警裝置，開展人員的實(shí)時(shí)監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)振動(dòng)過大的問題，報(bào)警裝置將自動(dòng)提示人員要注意提防。

5 控制部件位移范圍

對(duì)部件位置移動(dòng)的監(jiān)控也十分重要，要采用專業(yè)測量儀器，實(shí)時(shí)對(duì)設(shè)備位移測量和監(jiān)控，保證調(diào)速器不發(fā)生抽動(dòng)故障。

6 如何在日常工作中對(duì)調(diào)速器開展養(yǎng)護(hù)維修工作

調(diào)速機(jī)在使用過程中要注意定期對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)進(jìn)行觀測和保養(yǎng)，做好必要的觀測信息記錄，這項(xiàng)工作要靠設(shè)備的操控人員來完成，這就要求工作人員進(jìn)行定期的專業(yè)素質(zhì)培訓(xùn)，提高其故障的判斷觀測能力，同時(shí)，要定期安排設(shè)備管理人員進(jìn)行設(shè)備的監(jiān)管工作，配合設(shè)備管修工作的完成。其次，可以根據(jù)科學(xué)儀器和人員經(jīng)驗(yàn)的雙重檢測手法對(duì)機(jī)器進(jìn)行檢測維修，對(duì)調(diào)速器的檢測項(xiàng)目應(yīng)該包括：（1）設(shè)備表面的完整程度，是否出現(xiàn)了危害到設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的破損；（2）部件之間的連接是否有接觸不良的現(xiàn)象，或者是否存在磨損嚴(yán)重的情況；（3）檢查部件是否有松動(dòng)和固定裝置脫落現(xiàn)象，并隨時(shí)調(diào)整部件的位置，使其回歸到正常狀態(tài)；（4）檢測是否有管道堵塞或者漏油現(xiàn)象，要及時(shí)疏通或者修補(bǔ)；（5）噪音檢測，主要注意設(shè)備是否發(fā)出異常的噪聲；（6）檢查各個(gè)部件本身是否處于正常工作狀態(tài)。人員開展設(shè)備養(yǎng)護(hù)時(shí)要注意以下方面：定期清理設(shè)備周圍雜物，使設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)境良好；做好設(shè)備的防塵去污工作；設(shè)備要經(jīng)常上油以保持潤滑性，防止磨損；雨季時(shí)要注意設(shè)備的干燥，防止設(shè)備受到潮氣侵蝕；冬季時(shí)要注意設(shè)備的除冰保養(yǎng)，及時(shí)清除設(shè)備的殘留淤泥。

7 結(jié)束語

調(diào)速器是發(fā)電機(jī)的重要部件，對(duì)整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性起到了重要作用，它保證了發(fā)電機(jī)的運(yùn)行在正常轉(zhuǎn)速內(nèi)，使設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)頻率達(dá)到電力設(shè)備要求，還可以協(xié)調(diào)各部件之間工作的同步性。對(duì)變速機(jī)的維護(hù)要從日常做起，一旦發(fā)生故障，要細(xì)心謹(jǐn)慎的進(jìn)行故障原因分析，針對(duì)故障實(shí)施快速穩(wěn)妥的維修方法，從根本上遏制故障的源頭。

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