水電站調(diào)速器常見故障技術(shù)處理探索

劉志平

（廣東水電二局股份有限公司，湖南 懷化 418199）

1 水電站調(diào)速器介紹

1.1 原 理

調(diào)速器的設計多位于水輪機發(fā)電機的中間位置，水電站的水輪機多在大負荷電網(wǎng)中運營。負荷因供電幅度的不同可隨時改變電壓，而發(fā)電機組則完全根據(jù)負荷的數(shù)值高低做出迅速的出力調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)隨時電力平衡，以保證水電站正常運轉(zhuǎn)。如果功率改變，相應的就要做一次調(diào)頻。調(diào)速器是調(diào)頻的關(guān)鍵設備，任何發(fā)電廠都會配置這一設備[1]。

1.2 作 用

調(diào)速器的作用具體如下。

（1）能夠使轉(zhuǎn)漿式和沖擊式水輪配合運轉(zhuǎn)，彼此調(diào)節(jié)。

（2）能夠?qū)λ啺l(fā)電機之間的負荷進行合理分配，以確保水電站發(fā)電機組的正常運行。

（3）能夠啟動水輪發(fā)電機組的快速手動和自動檔，使得發(fā)電機組在其所受負載發(fā)生改變的情況下也能照常運轉(zhuǎn)。

（4）能夠維持發(fā)電機組轉(zhuǎn)速正常，盡可能減小與額定轉(zhuǎn)速之間的差距，保障水電站發(fā)電機組在正常功率范圍內(nèi)工作[2]。

1.3 調(diào)速器必須滿足的條件（即穩(wěn)定性）

當水輪發(fā)電機組轉(zhuǎn)速與設定值差距較大時，調(diào)速器需要做出對應的反應行為，同時還必須具備一個能隨時發(fā)作的恢復力來使調(diào)速器恢復到初始狀態(tài)。產(chǎn)生這種恢復力的核心零件是離心調(diào)速器中的彈簧。這種有恢復力的調(diào)速器被稱作靜態(tài)穩(wěn)定的調(diào)速器。但靜態(tài)穩(wěn)定的調(diào)速器也可能在調(diào)節(jié)過程中表現(xiàn)出動態(tài)不穩(wěn)定性。例如，由于調(diào)節(jié)行為過度而產(chǎn)生反向調(diào)節(jié)的情況，實際調(diào)節(jié)行為會產(chǎn)生一個振蕩過程。動態(tài)穩(wěn)定的調(diào)速器就是使這種振蕩能夠快速衰減的調(diào)速器，動態(tài)不穩(wěn)定的調(diào)速器是不能保證水輪機組正常工作的[3]。

在水電站調(diào)節(jié)系統(tǒng)中增加阻尼可以起到提高動態(tài)穩(wěn)定性的作用。調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的阻尼，如運動中的摩擦，會降低調(diào)速器的靈敏度。當被控制軸的轉(zhuǎn)速與設定值產(chǎn)生微小偏差時，調(diào)速器無法做出對應行為。通常，機械式調(diào)速器的不靈敏性大概是其設定值的1%。但是，靈敏性過高的調(diào)速器也會由于機組正常運作過程中周期性的速度波動而做出不該做的調(diào)節(jié)行為[4]。

2 常見故障原因分析和處理方法

2.1 水輪機組開機頻率異常問題與處理

（1）開機后機頻波動較大。該故障主要表現(xiàn)在啟動開機后，機組轉(zhuǎn)速產(chǎn)生較大波動而機組頻率顯示固定在某一值，或頻率波動上下偏差過大，影響機組并網(wǎng)。這類故障產(chǎn)生的原因一般是電源變換模塊將開關(guān)電源輸出的DC24電源由DC—DC變換器轉(zhuǎn)換為了+5 V和+24 V電源供頻率測量模塊和反饋電位器使用。如果供頻率測量模塊輸出電源不穩(wěn)定或小于+5 V，或者是調(diào)速器接力器滑塊帶動推拉桿至控制環(huán)傳動導葉轉(zhuǎn)動部件受到卡阻，或者導葉內(nèi)卡有雜物，將會對調(diào)速器的調(diào)節(jié)行為產(chǎn)生影響。當調(diào)速器接力器收到開或關(guān)的行為命令時，實際導葉開度通常會延遲一段時間，此時接力器又增大開或關(guān)的行為命令，從而造成較大的超調(diào)量，使機組不能穩(wěn)定在某一參考值內(nèi)而反復運轉(zhuǎn)。對于此類故障，檢測電源變換單元線路板中7、8腳的輸出電源是否為+5 V。若測量值小于+5 V，更換電源模塊，即可正常開機[5]。

（2）開機前調(diào)速器無反應。該故障的主要表現(xiàn)形式為：在初開始和開始的中期，光字牌無法處于最小位置，調(diào)速器對光字牌的調(diào)節(jié)無效。產(chǎn)生這種故障的原因可能是調(diào)速器的馬達產(chǎn)生故障，也可能是螺絲脫落。馬達故障和螺絲脫落很可能是由于水電站發(fā)電機在運轉(zhuǎn)過程中的震動造成的。需要確定馬達中脫落的螺絲位置，操作將其固定，并且隨時或者定期重復檢查該螺絲是否還有脫落風險。若檢查出還是不牢固，必須采用膠水或其他措施來緊固螺絲，或者換新的螺絲。

（3）機組在運行中的負荷故障。發(fā)電機組若處于超負荷的工作狀態(tài)，可能導致跳閘。產(chǎn)生這種故障的原因可能是發(fā)電機組處于超負荷的工作狀態(tài)時，調(diào)速器也同步處于超負荷的工作狀態(tài)，機組并網(wǎng)后，調(diào)速器會按程序?qū)~開度快速增加一倍，達到滿負荷開度值，系統(tǒng)頻率指示斷開，而調(diào)速器開度保持原樣，將直接產(chǎn)生定子超電流的狀況，進而導致跳閘。對于這種故障，要認識到它產(chǎn)生后果的嚴重性。此時，技術(shù)人員可以將額定載荷最大化，并同時操作將定值降到最低限，防止問題趨于嚴重，也可以詢問廠家能否對調(diào)速器進行自行更改。若此類故障再次發(fā)生，可以通過報警裝置獲得超載信息，以便及時處理故障，減小損失[6]。

3 結(jié) 論

調(diào)速器是水電站發(fā)電的重要設備。經(jīng)驗豐富的處理人員會根據(jù)水電站調(diào)速器實際情況與應用現(xiàn)狀，嚴格服從流程檢測，研究發(fā)生故障的原因，一步一步地對調(diào)速器在運行過程中出現(xiàn)的故障進行診斷和處理。水電站調(diào)速器故障的診斷與處理效果直接關(guān)系到水電廠的運轉(zhuǎn)效率、安全性及經(jīng)濟效益，因此應格外重視。