水輪機(jī)調(diào)速器抽動(dòng)故障及消除措施

關(guān)君

摘 要：水輪機(jī)調(diào)速器系統(tǒng)主配壓閥閥芯，因受設(shè)計(jì)缺陷及運(yùn)行環(huán)境等因素的影響，會(huì)在平衡點(diǎn)處隨機(jī)的上下抽動(dòng)，導(dǎo)致機(jī)械液壓系統(tǒng)抽動(dòng)，從而降低了調(diào)速器運(yùn)行的可靠性，很大程度上影響了水輪發(fā)電機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。文章通過對(duì)水輪機(jī)調(diào)速器系統(tǒng)產(chǎn)生抽動(dòng)的原因進(jìn)行了分析，并提出了防止調(diào)速器抽動(dòng)的相應(yīng)措施，對(duì)同類水輪機(jī)調(diào)速器系統(tǒng)不穩(wěn)定問題的出現(xiàn)具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：水輪機(jī)；調(diào)速器系統(tǒng)；抽動(dòng)；消除措施

引言

水輪機(jī)調(diào)速器因受到生產(chǎn)廠商的設(shè)計(jì)缺陷以及現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行環(huán)境等多種因素的作用，其在運(yùn)行過程中，會(huì)相繼發(fā)生機(jī)械液壓系統(tǒng)抽動(dòng)，這樣不僅對(duì)水輪機(jī)調(diào)速器的穩(wěn)定性能產(chǎn)生影響，也會(huì)對(duì)設(shè)備的使用年限造成一定的影響。該抽動(dòng)故障的性質(zhì)為偶發(fā)性，即使經(jīng)過多次處理，還是無(wú)法對(duì)其進(jìn)行有效根除，使得設(shè)備存在著較大的安全隱患。故水輪機(jī)調(diào)速器系統(tǒng)消除和防止產(chǎn)生的偶發(fā)性抽動(dòng)關(guān)鍵所在，是通過水輪機(jī)調(diào)速器本身的相關(guān)性能加以完善，并優(yōu)化其運(yùn)行環(huán)境，而且注意在對(duì)水輪機(jī)調(diào)速器中，各種軟硬件進(jìn)行完善和合理調(diào)整的同時(shí)，為滿足電網(wǎng)要求，其必須要達(dá)到國(guó)家規(guī)定的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

1 水輪機(jī)調(diào)速器在運(yùn)行中的故障

水電站水輪機(jī)調(diào)速器在投運(yùn)運(yùn)營(yíng)一段時(shí)間后，液壓系統(tǒng)就會(huì)呈現(xiàn)出循環(huán)性、周期性和機(jī)械性的抽動(dòng)現(xiàn)象，致使水輪機(jī)調(diào)速器的主閥和引導(dǎo)閥，產(chǎn)生不同幅度和頻率的抽動(dòng)，從而進(jìn)一步影響到水輪機(jī)調(diào)速器在投入運(yùn)營(yíng)后安全穩(wěn)定運(yùn)行。水輪機(jī)調(diào)速器在運(yùn)行過程中，對(duì)水電站水輪機(jī)進(jìn)行安裝和改造時(shí)，水輪機(jī)調(diào)速器抽動(dòng)也是常見故障。若故障沒有進(jìn)行及時(shí)處理，則整個(gè)水輪機(jī)調(diào)速器就因機(jī)械振動(dòng)造成損壞，設(shè)備出現(xiàn)的功能障礙，這樣調(diào)速器就很難發(fā)揮出對(duì)水輪機(jī)機(jī)組起到調(diào)整和限定的作用，將會(huì)對(duì)水電站電力系統(tǒng)釀成很大的安全隱患。

2 水輪機(jī)調(diào)速器運(yùn)行中故障發(fā)生的原因

水輪機(jī)調(diào)速器通常采用內(nèi)環(huán)控制體系，對(duì)其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析研究，利用主配壓閥閥芯位移傳感器，將采集到的主配壓閥活塞的位置信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換，通過轉(zhuǎn)換的電子信號(hào)來(lái)對(duì)水輪機(jī)調(diào)速器的工作轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行相關(guān)反饋和最終確定。水輪機(jī)調(diào)速器所處的運(yùn)行環(huán)境，主要是以不調(diào)節(jié)的平衡工況為背景，又因調(diào)速器主閥閥芯位移傳感器的電阻軌的材質(zhì)多為導(dǎo)電塑料，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，很容易對(duì)其造成磨損，引起主閥閥芯傳感器觸電接觸不良，進(jìn)而會(huì)使主閥閥芯在平衡點(diǎn)處隨機(jī)的上下抽動(dòng)的頻率加大，導(dǎo)致機(jī)械液壓系統(tǒng)在運(yùn)行中發(fā)生抽動(dòng)故障，從而制約著整個(gè)水輪機(jī)機(jī)組的運(yùn)行。

除上述原因，水輪機(jī)導(dǎo)葉反饋發(fā)出信號(hào)的波動(dòng)頻率較大，也是引起水輪機(jī)調(diào)節(jié)器在運(yùn)行中產(chǎn)生故障的原因。導(dǎo)葉反饋會(huì)隨著振動(dòng)頻率的變化而發(fā)生一定的變化，在這種變化下控制系統(tǒng)沒有辦法對(duì)信息進(jìn)行收集，進(jìn)而很難掌握內(nèi)部的振動(dòng)情況，從而增加了對(duì)抽動(dòng)現(xiàn)象進(jìn)行及時(shí)有效控制的難度，這就會(huì)使得主配壓閥產(chǎn)生抽動(dòng)現(xiàn)象，是使水輪機(jī)調(diào)速器發(fā)生故障的主要原因。給水輪機(jī)機(jī)組器的安全穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生影響。

3 水輪機(jī)調(diào)速器故障的消除方法和防止措施

通過對(duì)水輪機(jī)調(diào)速器在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的障礙及其原因進(jìn)行探討，發(fā)現(xiàn)最初需要將整個(gè)水輪機(jī)調(diào)速器系統(tǒng)做深入全面的研究，找出其在運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障的原因，尤其是發(fā)生抽動(dòng)的原因，針對(duì)引起障礙的原因，采取相應(yīng)的消除方法和防止措施。如果確認(rèn)水輪機(jī)調(diào)速器系統(tǒng)是由于控制部分出現(xiàn)問題，使其產(chǎn)生抽動(dòng)障礙，那么要采取的消除方法和防止措施則是對(duì)調(diào)速器的程序做有效的改進(jìn)，讓水輪機(jī)調(diào)節(jié)器系統(tǒng)的性能加以完善。若是水輪機(jī)導(dǎo)葉反饋出現(xiàn)故障，在這類硬件方面的處理上，就需要將硬件做出及時(shí)的調(diào)整亦或做出更換，改進(jìn)導(dǎo)葉反饋的安裝方式，改變安裝的位置，選擇更加穩(wěn)定的地方，減少或者避免磨損現(xiàn)象的發(fā)生。對(duì)水輪機(jī)調(diào)速器在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的障礙進(jìn)行消除的具體方法，主要包括以下內(nèi)容：

3.1 設(shè)置水輪機(jī)調(diào)速器主閥的壓緊行程

水輪機(jī)調(diào)速器在進(jìn)行安裝、調(diào)試的過程中，對(duì)水輪機(jī)調(diào)速器主閥行程的壓緊需在停機(jī)運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)行，給調(diào)速器設(shè)置一個(gè)較小的主閥伺服控制信號(hào)，通過對(duì)信號(hào)的控制，進(jìn)而平衡了信號(hào)的波動(dòng)頻率，有效的防止主配壓閥閥芯的抽動(dòng)。

3.2 修改水輪機(jī)調(diào)速器數(shù)字閥控制和優(yōu)化參數(shù)

為最大程度上減少或者避免水輪機(jī)調(diào)速器系統(tǒng)信號(hào)的震蕩及變化，可借助延時(shí)停止調(diào)速器數(shù)字閥輸出的方式。這樣就確保在調(diào)速器調(diào)節(jié)順暢的基礎(chǔ)上，做好對(duì)抽動(dòng)障礙的預(yù)防工作。對(duì)水輪機(jī)調(diào)速器參數(shù)的優(yōu)化，可采用增強(qiáng)PID算法。參數(shù)優(yōu)化后，需及時(shí)在主閥數(shù)組中，將此偏差進(jìn)行剔除，從而使被調(diào)節(jié)的量近乎于設(shè)定的目標(biāo)值。需加以重視的是，水輪機(jī)調(diào)速器會(huì)在參數(shù)變化緩慢的情況下，產(chǎn)生比例和微分通道近乎于不起作用的現(xiàn)象，可通過對(duì)調(diào)速器的參數(shù)進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)水輪機(jī)調(diào)速器功能穩(wěn)定、防止抽動(dòng)故障發(fā)生的目的。

3.3 水輪機(jī)調(diào)速器進(jìn)行濾波處理

當(dāng)水輪機(jī)機(jī)組處于空載的狀態(tài)下，可通過對(duì)調(diào)速器主配壓閥進(jìn)行調(diào)整，過濾影響主配壓閥的干擾信號(hào)，從而有效的避免水輪機(jī)調(diào)速器抽動(dòng)障礙的發(fā)生。當(dāng)水輪機(jī)組在運(yùn)行的狀態(tài)下，此時(shí)既沒有增減信號(hào)優(yōu)無(wú)非頻率調(diào)節(jié)，將比例伺服閥控制信號(hào)進(jìn)行清零，該措施對(duì)水輪調(diào)速器穩(wěn)定性能有很大程度上的提高，保證了水輪機(jī)機(jī)組與伺服閥的工作性能，延長(zhǎng)了使用年限。

3.4 更換導(dǎo)葉反饋及安裝位置與主配壓閥閥芯位移傳感器

水輪機(jī)導(dǎo)葉反饋安裝于導(dǎo)葉接力器支座上。其采用直線電位器的形式，在開機(jī)后，導(dǎo)葉反饋的振動(dòng)幅度比較高，反饋信號(hào)就容易產(chǎn)生波動(dòng)現(xiàn)象，這樣就使水輪機(jī)調(diào)速器產(chǎn)生抽動(dòng)障礙。故借助改變導(dǎo)葉反饋裝置的形式，在把機(jī)械轉(zhuǎn)換裝置安裝于水輪機(jī)層，從而有效的避免了振動(dòng)問題干擾。

水輪機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中，主配壓閥閥芯的行程非常小，從提高控制精度方面考慮，對(duì)直線位移傳感器有效行程的選取原則，即不能與實(shí)際動(dòng)作行程差距較大，但一般較小行程的直線位移傳感器多屬于導(dǎo)電塑料電阻軌型。以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需要為依托，可將主配壓閥閥芯位移傳感器用非接觸式的反饋裝置來(lái)進(jìn)行替換。

依據(jù)差動(dòng)變壓器的工作原理，該類位移傳感裝置，利用套在線圈中的鐵芯在管內(nèi)的移動(dòng)，以達(dá)到對(duì)位移測(cè)量的目的。通過更換位移傳感器，主閥閥芯位移傳感器平衡點(diǎn)易磨損的問題就得到了有效解決。并且從使用情況觀察，水輪機(jī)調(diào)速器長(zhǎng)期運(yùn)行的要求能到完全得到滿足。

4 結(jié)束語(yǔ)

水輪機(jī)調(diào)速器有其自身的系統(tǒng)特點(diǎn)，它是一套自動(dòng)控制系統(tǒng)，倘若其中的一個(gè)環(huán)節(jié)產(chǎn)生障礙，就很可能會(huì)引起整個(gè)水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的不穩(wěn)定。實(shí)際工作中，應(yīng)結(jié)合多方面的因素，以引起調(diào)速器在運(yùn)行中產(chǎn)生故障的原因?yàn)槌霭l(fā)點(diǎn)，逐步對(duì)水輪機(jī)的調(diào)速器的性能加以完善，提高自動(dòng)控制設(shè)備的可靠程度，保障水輪機(jī)調(diào)速器能夠在安全可控的范圍內(nèi)運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

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