水輪機調(diào)速系統(tǒng)應用與故障維修探究

查超凡

摘要：隨著近些年水電行業(yè)的不斷發(fā)展，水利設(shè)施設(shè)備也在不斷推陳出新，直接關(guān)系到水利工程的穩(wěn)定運行。水輪機是水電行業(yè)的關(guān)鍵控制設(shè)備，關(guān)系到整個機組的發(fā)電過程，因此對水輪機調(diào)速系統(tǒng)的應用研究非常重要，本文在水輪機調(diào)速系統(tǒng)應用和基本結(jié)構(gòu)分析的基礎(chǔ)上，對水輪機常見故障和維修進行深入分析和探討。

關(guān)鍵詞：水輪機；調(diào)速系統(tǒng)；故障

前言

喜河水電站位于石泉縣境內(nèi)（距石泉縣城公路里程46Km），裝機3×60MW，多年平均發(fā)電量4.922億kw.h，電站水庫正常蓄水位362m，死水位360m，汛期限制水位357m，水庫總庫容2.29億m3，調(diào)節(jié)庫容0.22億m3。喜河水電站為二等工程，工程規(guī)模為大（2）型，水輪機為軸流轉(zhuǎn)漿式，型號為ZZD394—LH—580，最大水頭32.5m，設(shè)計水頭25m，最小水頭13m，設(shè)計流量269.32m3/s，設(shè)計出力61.5MW。水輪機在工作過程中不可避免的會出現(xiàn)一些故障和問題，應結(jié)合水輪機故障的表現(xiàn)判斷產(chǎn)生的原因，從而提出具體的故障維修方法。

1水輪機調(diào)速系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和應用

水輪機調(diào)速系統(tǒng)是水電系統(tǒng)中最重要的結(jié)構(gòu)之一，主要有控制部件和執(zhí)行部件兩部分組成，控制對象有水輪機、水輪機引水系統(tǒng)和發(fā)電機負載[1]。水輪機調(diào)速系統(tǒng)屬于閉環(huán)系統(tǒng)，由水輪機控制設(shè)備和被控制系統(tǒng)組成，其主要的作用就是承擔開機停機、實際轉(zhuǎn)速調(diào)整和負載分配的功能，同時在發(fā)生故障時可以自動停機或手動停機。水輪機調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展和應用基本可以分為純機械液壓調(diào)速器、集成電路電液調(diào)速器、可編程電液調(diào)速器和工控機這幾個階段，也體現(xiàn)了我國調(diào)速器發(fā)展的和應用的過程。目前，水輪機調(diào)速器的品種比較多，國內(nèi)外市場供應商也比較多，這為我國水電行業(yè)發(fā)展提供了更多的選擇，需要結(jié)合具體的水電項目進行設(shè)計和應用，以提升水輪機調(diào)速系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，減少事故的發(fā)生。

2水輪機調(diào)速系統(tǒng)故障表現(xiàn)和故障維修

水輪機在運行過程中容易出現(xiàn)各類故障影響水輪機的正常運行，需要對故障表現(xiàn)和原因進行具體的排查，從而找出和制定維修檢修策略

2.1電液轉(zhuǎn)換器故障。

水輪機調(diào)速系統(tǒng)工作中，電液轉(zhuǎn)換器能否正常運轉(zhuǎn)直接關(guān)系到水輪機的政策運轉(zhuǎn)和運行安全，因此需要做好問題排查并制定解決措施。水輪機調(diào)速系統(tǒng)中電液轉(zhuǎn)化器的故障主要是有異常響動和隨動系數(shù)沒有按照指令進行響應，導致控制命令失敗[2]。產(chǎn)生異常響動的原因主要是因為電液轉(zhuǎn)換器在長時間不間斷的工作中，容易出現(xiàn)異物卡阻的現(xiàn)象，有的是因為油質(zhì)不干凈造成的；而隨動系數(shù)沒有按照命令進行變化則可能是因為轉(zhuǎn)換器異常造成的，有的是隨動系數(shù)發(fā)生變化但沒有顯示在面板上情況也比較常見，此外隨動系數(shù)沒有變化還有可能是工作回路出現(xiàn)問題，主控單元發(fā)生故障。

電液轉(zhuǎn)換器發(fā)生故障應根據(jù)故障原因進行分析，主義進行排查。對發(fā)生異常響動的情況，應做好油質(zhì)清掃工作，同時對異物進行清掃。對隨動系數(shù)故障問題，應先將系統(tǒng)停機，然后進行檢修工作，在檢修時排查是工作回路問題還是主控單元問題，排查問題后檢查活塞情況，并進行清掃工作。

2.2油壓下降故障

水輪機工作過程中，油壓下降故障產(chǎn)生的主要原因比較多，需要認真做好排查工作。油壓下降應首先判斷自動泵是否處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，如果處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)則說明油壓下降的主要原因是卸荷閥因外力原因未被放下，如果自動泵是正常運行狀態(tài)，不存在空轉(zhuǎn)狀態(tài)，而安全閥開啟，則說明是安全閥異常，可能存在出口閥誤關(guān)問題。此外，電動機開關(guān)被放切，泵機沒有放置在自動位置上也都是油壓下降的主要原因。油壓下降故障發(fā)生后，其主要的表現(xiàn)為水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)故障燈亮起，自動泵處于停止狀態(tài)或系統(tǒng)語音報警等現(xiàn)象[3]。

油壓下降出現(xiàn)后，應及時對問題進行排查并進行故障維修。首先，應對油壓下降原因進行判定，如果是因為電源開關(guān)分閘的原因，應立即安排人員處理，將電源開關(guān)分閘合上即可排除，油壓下降的報警和故障提示燈熄滅。其次，如果是自動泵的問題，應立刻停止自動泵，啟動備用泵，確保系統(tǒng)運行穩(wěn)定和油壓穩(wěn)定，然后對自動泵開展檢修，及時排查問題。最后，如果油泵工作狀態(tài)未發(fā)生變化，但油壓不斷降低，在常規(guī)操作處理后油壓降低速度沒有變化甚至下降速度過快，應立即將系統(tǒng)切換為手段進行觀察，如油壓依然下降則應關(guān)閉主閥，對設(shè)備進行檢修，找出油壓下降的問題。排除油壓下降問題以后，將閥門重新開啟，監(jiān)測系統(tǒng)是否正常運行，油壓情況是否穩(wěn)定。此外，油壓下降故障還有可能是因為系統(tǒng)振蕩產(chǎn)生的，這種油壓下降可以先將系統(tǒng)從自動切換為手動，待系統(tǒng)運行穩(wěn)定后在切換為自動，即可消除油壓下降的情況。

2.3事故低油壓

事故低油壓在水輪機調(diào)速系統(tǒng)工作中也比較常見，其主要原因是漏氣和跑油造成的，表現(xiàn)為油壓減少到標準值以下，不足4.3Mpa，導葉均關(guān)閉，泵機無電源，同時存在自動泵和備用泵在停狀態(tài)，出口斷路器跳閘，進水口球閥關(guān)閉[4]。事故低油壓情況發(fā)生后很容易出現(xiàn)安全生產(chǎn)事故，因此在發(fā)生低油壓后應做好事故的分析并進行處理。

事故低油壓發(fā)生后應先進行停機，停機后進行檢修和故障的排查，必要時需要關(guān)閉閥門，確保導葉關(guān)閉。如果只是電源和開關(guān)異常，其他故障情況沒有則只需要處理電源和開關(guān)即可，如果是油泵故障，則需要及時排查和檢修，確保油泵檢修后可以正常使用，如果是事故停機，則需要綜合手動和自動，做好監(jiān)視工作，確保所有自動器具實際行動均符合標準。事故低油壓產(chǎn)生后應根據(jù)事故發(fā)生的原因進行整改，首先，要檢查是否存在漏氣的現(xiàn)象，特別是黨壓油罐補氣頻繁時，需要特別注意。其次要進一步完善程序，確保油壓下降過程中模擬量控制有效，無錯誤情況，同時將模擬量控制納入到報警系統(tǒng)當中，加強監(jiān)測的工作。最后要加強相關(guān)人員的培訓，對監(jiān)盤人員加強對報警信息的敏感認知，提高其安全意識。

2.4壓油泵啟動頻繁

壓油泵頻發(fā)啟動的現(xiàn)象主要是壓油裝置油壓下降比較快，油泵啟動頻發(fā)，即使是停機也依然存在問題，而且伴有油面上升的情況。壓油泵頻繁啟動的危害性比較大，加大了工作人員的工作量，為了保持的正常的油氣比，需要進行多次的補氣，一旦出現(xiàn)工作班組忘記補氣或補氣不及時，容易因為油面升高，集油槽油位降低的情況，容易出現(xiàn)停機事故，而且頻繁補氣容易導致壓力油罐水分增多，影響調(diào)速器的使用狀態(tài)和質(zhì)量，同時導致相關(guān)的零件和設(shè)備產(chǎn)生損耗，油質(zhì)變質(zhì)，影響安全運行。壓油泵頻發(fā)啟動主要是系統(tǒng)漏油或漏氣導致，因此應做好具體的檢修工作。首先系統(tǒng)應從自動狀態(tài)轉(zhuǎn)為手段狀態(tài)，通過這種方式減少用油量，停機后進行故障的檢修，在檢修過程中對所有的實際接觸進行檢查，對存在的虛接進行處理，同時更換繼電器，確保繼電器工作狀態(tài)正常。同時要檢查排氣閥，檢查其是否漏氣，要確保關(guān)閉嚴密性，同時對應頻繁啟動造成的油面高度上升進行調(diào)節(jié)，使其處于正常狀態(tài)。

總結(jié)：

水輪機調(diào)速系統(tǒng)應用和故障檢修的內(nèi)容比較多，除文章中涉及到的故障以外，還有調(diào)速器抽動等故障情況，因此在實際工作過程中應做好內(nèi)部員工的培訓，對故障表現(xiàn)和故障原因進行培訓，嚴格按照水輪機操作規(guī)范執(zhí)行，對水輪機的相關(guān)參數(shù)熟悉，只有這樣才能在發(fā)生事故故障是排除事故原因并制定故障解決的方法，提升系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性，最大限度的降低人為因素造成的影響。

參考文獻

[1]楊德文.水輪機調(diào)速系統(tǒng)的應用及其故障維修研究[J].決策探索（中），2018（12）

[2]任尚潔；劉思靚.大型軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機槳葉操作機構(gòu)有限元聯(lián)合分析[J].華電技術(shù)，2019（01）

[3]岳雷；薛安成；李志強；孟洪民；嚴劍峰.水輪發(fā)電機調(diào)速系統(tǒng)對超低頻振蕩的影響及模型適用性分析[J].中國電機工程學報，2019（01）

[4]李永紅；郭旭東；溫佩佩；盧彬；徐桅.張河灣抽水蓄能機組氣蝕現(xiàn)狀與防治措施 [J]，水電站機電技術(shù)，2018（12）

（作者單位：陜西漢江投資開發(fā)有限公司喜河水力發(fā)電廠）