一起調(diào)速器負(fù)荷波動(dòng)故障的分析處理

(四川嘉陵江亭子口水利水電開發(fā)有限公司，四川 蒼溪，628400)

一起調(diào)速器負(fù)荷波動(dòng)故障的分析處理

楊宗學(xué)

(四川嘉陵江亭子口水利水電開發(fā)有限公司，四川 蒼溪，628400)

水輪機(jī)調(diào)速器的作用是保證水輪發(fā)電機(jī)的頻率穩(wěn)定、維持電力系統(tǒng)負(fù)荷平衡，并根據(jù)操作控制命令完成各種自動(dòng)化操作，是水電站的重要基礎(chǔ)控制設(shè)備。它的安全可靠程度對(duì)水輪發(fā)電機(jī)有著舉足輕重的影響。然而在實(shí)際的運(yùn)行過程中，水電廠調(diào)速器非常容易出現(xiàn)負(fù)荷波動(dòng)的現(xiàn)象。本文對(duì)亭子口電站調(diào)速器負(fù)荷波動(dòng)的問題進(jìn)行了分析，并針對(duì)問題提出了解決措施，以期為同行提供有益的借鑒。

調(diào)速器 負(fù)荷波動(dòng) 故障處理

1 事故發(fā)生過程

亭子口水利樞紐電站采用了長江三峽能事達(dá)電氣股份有限公司生產(chǎn)的MGC4000型調(diào)速器系統(tǒng)。其主要由電氣控制微機(jī)系統(tǒng)、機(jī)械液壓隨動(dòng)系統(tǒng)和油壓系統(tǒng)等部分組成。電氣調(diào)節(jié)由A套伺服電機(jī)，B套比例伺服閥構(gòu)成互為備用。通過切換閥轉(zhuǎn)換比例閥和電機(jī)自復(fù)中裝置的輸出，實(shí)現(xiàn)主配控制接力器動(dòng)作，完成水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組的開機(jī)、停機(jī)、增減負(fù)荷、緊急停機(jī)等任務(wù)。2014年3月19日，運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)3號(hào)機(jī)組調(diào)整負(fù)荷為200MW，負(fù)荷在190MW～210MW，導(dǎo)葉開度在71%～77%之間波動(dòng)；3號(hào)機(jī)組調(diào)速器油泵不足2min啟動(dòng)一次；現(xiàn)地檢查3號(hào)機(jī)組接力器往復(fù)動(dòng)作頻繁。調(diào)整3號(hào)機(jī)組負(fù)荷至其它區(qū)域運(yùn)行，負(fù)荷波動(dòng)現(xiàn)象依然存在。將調(diào)速器由A套控制伺服電機(jī)切至B套控制比例伺服閥運(yùn)行，機(jī)組有功負(fù)荷及導(dǎo)葉開度穩(wěn)定，但主配仍頻繁小幅抽動(dòng)。由B套控制比例伺服閥切回A套控制伺服電機(jī)運(yùn)行，觀察有功負(fù)荷及導(dǎo)葉開度穩(wěn)定未再發(fā)生波動(dòng)。在后來運(yùn)行過程中3號(hào)機(jī)組多次發(fā)生調(diào)速器負(fù)荷波動(dòng)現(xiàn)象。

2 負(fù)荷波動(dòng)的原因分析

(1)主配壓閥、比例伺服閥、伺服電機(jī)存卡阻，調(diào)速器油管路有空氣，透平油質(zhì)量劣化等；

(2)反饋輸入信號(hào)出現(xiàn)異常，包括機(jī)組頻率、功率變送器、導(dǎo)葉位移反饋等出現(xiàn)異常均可能引起調(diào)速器負(fù)荷波動(dòng)；

(3)調(diào)速器PID控制參數(shù)(kp+ki+kd)設(shè)置不正確可能會(huì)導(dǎo)致負(fù)荷波動(dòng)；

(4)系統(tǒng)與機(jī)組的頻率偏差Δf=f-fg，當(dāng)機(jī)組頻率相對(duì)于50Hz偏離較多時(shí)，調(diào)速器就會(huì)調(diào)整導(dǎo)葉接力器開度以達(dá)到減緩機(jī)組頻率變化的目的。當(dāng)調(diào)速器處于開度模式調(diào)節(jié)時(shí)，且處于負(fù)載運(yùn)行時(shí)，只有機(jī)組頻率變化大于±0.2Hz之后調(diào)速器才會(huì)調(diào)整導(dǎo)葉接力器。當(dāng)調(diào)速器處于負(fù)載且頻率模式運(yùn)行時(shí)，機(jī)組頻率只要不等于50Hz，調(diào)速器就會(huì)進(jìn)行調(diào)節(jié)，所以當(dāng)頻率出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)可能引起負(fù)荷波動(dòng)；

(5)調(diào)速器Yg導(dǎo)葉開度給定值的變化。調(diào)速器獲得的開度給定值，在遠(yuǎn)方自動(dòng)方式下是根據(jù)監(jiān)控下發(fā)的增減脈沖在空載開度的基礎(chǔ)上累加而來。而監(jiān)控下發(fā)增減脈沖的依據(jù)是功率給定和當(dāng)前有功功率反饋的差值通過脈寬調(diào)制程序運(yùn)算得來。如果監(jiān)控在某個(gè)區(qū)間連續(xù)下發(fā)調(diào)整令，調(diào)速器有可能按照其調(diào)整令往返調(diào)節(jié)。所以監(jiān)控有功功率變送器出現(xiàn)波動(dòng)也會(huì)引起有功負(fù)荷波動(dòng)而頻繁調(diào)節(jié)；

(6)調(diào)速器本身的導(dǎo)葉反饋Y在機(jī)組有功處于200MW左右這個(gè)開度區(qū)間內(nèi)，位移傳感器不穩(wěn)定，會(huì)造成有功波動(dòng)；

(7)調(diào)速器A套伺服電機(jī)本身控制性能沒有調(diào)整好，調(diào)整過程中一直存在超調(diào)，也會(huì)造成導(dǎo)葉接力器往復(fù)波動(dòng)；(8)調(diào)速器由A套伺服電機(jī)切至B套比例伺服閥運(yùn)行，有功功率調(diào)節(jié)雖然平滑，但發(fā)現(xiàn)主配壓閥仍有小幅抽動(dòng)現(xiàn)象，可能為比例閥控制死區(qū)設(shè)置較小，靈敏度較高，造成主配有小幅抽動(dòng)。

3 故障處理

針對(duì)以上分析可能引起有功負(fù)荷波動(dòng)故障出現(xiàn)的原因，我們進(jìn)行了如下的排查處理：

(1)對(duì)3號(hào)機(jī)組調(diào)速器油壓裝置更換了干凈的透平油，檢查主配壓閥、比例伺服閥、伺服電機(jī)無卡阻現(xiàn)象后，手動(dòng)將導(dǎo)葉往開和關(guān)的方向連續(xù)多動(dòng)作排盡空氣。在3號(hào)機(jī)組負(fù)荷波動(dòng)時(shí)，將調(diào)速器切至機(jī)手動(dòng)運(yùn)行，3號(hào)機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定，排除了調(diào)速器機(jī)械原因；

(2)在3號(hào)機(jī)組帶負(fù)荷運(yùn)行過程中，檢查調(diào)速器接力器兩套導(dǎo)葉位移傳感器反饋值是否穩(wěn)定，并對(duì)兩套導(dǎo)葉位移傳感器的屏蔽措施重新進(jìn)行了處理。檢查伺服電機(jī)本身控制性能是否完好，伺服驅(qū)動(dòng)器參數(shù)設(shè)置是否正確。觀察記錄監(jiān)控系統(tǒng)遠(yuǎn)方下發(fā)增減脈沖的次數(shù)是否在合理范圍內(nèi)，如監(jiān)控系統(tǒng)在某個(gè)區(qū)域內(nèi)連續(xù)下發(fā)調(diào)整令，調(diào)速器有可能按照其調(diào)整指令往返調(diào)節(jié)，造成負(fù)荷波動(dòng)。檢查監(jiān)控系統(tǒng)增減負(fù)荷繼電器動(dòng)作正確，功率變送器運(yùn)行穩(wěn)定；

(3)通過3號(hào)機(jī)組調(diào)速器B套調(diào)節(jié)器的擾動(dòng)試驗(yàn)，根據(jù)擾動(dòng)波形，調(diào)整空載PID參數(shù)由原來的Kp=300，Ki=20，Kd=35，修改為Kp=350，Ki=18，Kd=60，修改后重新進(jìn)行空擺、空載擾動(dòng)試驗(yàn)各數(shù)據(jù)正常；

(4)對(duì)3號(hào)機(jī)組壓力鋼管排水后進(jìn)行調(diào)速器無水試驗(yàn)，在機(jī)手動(dòng)條件下，觀察接力器有0.8%/10min的關(guān)方向靜態(tài)漂移，針對(duì)關(guān)方向靜態(tài)漂移對(duì)主配的零點(diǎn)重新進(jìn)行了調(diào)整，調(diào)整后靜態(tài)漂移正常；

(5)重新調(diào)整3號(hào)機(jī)組導(dǎo)葉比例閥控制最小區(qū)間增益由850調(diào)整為600，導(dǎo)葉比例閥中間反饋倍數(shù)由800調(diào)整到600，調(diào)整參數(shù)后主配小幅抽動(dòng)現(xiàn)象消失；

(6)3號(hào)機(jī)組調(diào)速器靜態(tài)無水試驗(yàn)時(shí)，模擬負(fù)荷波動(dòng)時(shí)的工況機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定。目前3號(hào)機(jī)組在A套調(diào)節(jié)器遠(yuǎn)方自動(dòng)運(yùn)行調(diào)整負(fù)荷時(shí)，未見有功負(fù)荷波動(dòng)情況出現(xiàn)。

4 結(jié)語

調(diào)速器作為水輪發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行的關(guān)鍵部位，確保其穩(wěn)定性能是非常必要的。本文中針對(duì)發(fā)電機(jī)組調(diào)速器負(fù)荷波動(dòng)這一故障進(jìn)行了分析與處理，以期為同類故障提供一些參考。但在實(shí)際的生產(chǎn)中，調(diào)速器并非只有這一種故障問題，當(dāng)發(fā)生其他故障問題時(shí)，就需要我們及時(shí)采取有效的分析排除方法，來確定故障產(chǎn)生的根本原因，并采取合理科學(xué)的處理方法一次性解決這些問題，保證水輪發(fā)電機(jī)組的正常生產(chǎn)。

TV734∶TK730∶41

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2095-1809(2017)06-0034-02

楊宗學(xué)(1986-)，男，四川廣元人，本科，助理工程師，從事水電站運(yùn)行。