高壩洲水電廠軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)組調(diào)速器抽動(dòng)故障研究分析

張興斌，黃安國(guó)，孫 勇

(湖北清江水電開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司，湖北 宜昌 443000)

高壩洲水力發(fā)電廠位于清江梯級(jí)電站最下一級(jí)，是隔河巖水力發(fā)電廠的反調(diào)節(jié)電站，安裝有3臺(tái)90 MW的水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量270 MW，設(shè)計(jì)年發(fā)電量8.98億kW·h。3臺(tái)機(jī)組均為東方電機(jī)股份有限公司生產(chǎn)的ZZD231-LH-580型水輪機(jī)，為軸流轉(zhuǎn)槳式機(jī)組，有12片導(dǎo)葉、5片槳葉。

水輪機(jī)調(diào)速器型號(hào)均為能事達(dá)MGC3000型電動(dòng)自復(fù)中式微機(jī)調(diào)速器，是采用奧地利貝加萊公司制造的32位可編程計(jì)算機(jī)控制器PCC控制的并聯(lián)智能PID電液調(diào)速器。主要由機(jī)械液壓系統(tǒng)、測(cè)頻裝置、電/機(jī)轉(zhuǎn)換裝置、交流伺服電機(jī)裝置和微機(jī)調(diào)節(jié)器等組成。該型號(hào)調(diào)速器具有轉(zhuǎn)速和加速度檢測(cè)、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)、導(dǎo)葉開(kāi)度限制、機(jī)組頻率跟蹤控制、變參數(shù)變結(jié)構(gòu)、自診斷和穩(wěn)定性功能，可實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)組在各種運(yùn)行工況下的遠(yuǎn)方自動(dòng)或手動(dòng)控制；還可通過(guò)MB口等與電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)連接，對(duì)機(jī)組進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視與控制。

調(diào)速器采用AC220V和DC220V互為備用、共同供電的方式保證可靠性，電源經(jīng)過(guò)整形和隔離濾波后送至開(kāi)關(guān)電源，整合成DC24V供柜內(nèi)自動(dòng)化元件使用。該型號(hào)調(diào)速器系統(tǒng)有關(guān)技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1 高壩洲水力發(fā)電廠調(diào)速器系統(tǒng)參數(shù)表

1 水輪機(jī)調(diào)速器抽動(dòng)故障概述

由于水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速系統(tǒng)是一個(gè)非線性、時(shí)變、非最小相位的系統(tǒng)，故想保證在不同的工況下都具有優(yōu)良的動(dòng)態(tài)品質(zhì)是非常困難的。

調(diào)速器抽動(dòng)故障是水輪機(jī)組在空載或并網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，導(dǎo)葉接力器、引導(dǎo)閥及主配壓閥出現(xiàn)等幅或非等幅的周期性快速往復(fù)移動(dòng)，從而引起一系列故障聯(lián)動(dòng)的現(xiàn)象。其外在表現(xiàn)為：主配壓閥上下抽動(dòng)、導(dǎo)葉接力器抽動(dòng)、槳葉開(kāi)度跳變、液壓油泵啟動(dòng)頻繁、機(jī)組有功波動(dòng)等現(xiàn)象[1-3]。

調(diào)速器抽動(dòng)故障屬于偶發(fā)性故障，在處理上具有一定難度，加上水力、機(jī)械、電氣、環(huán)境等各種不確定因素的綜合影響，僅僅依靠?jī)?yōu)化調(diào)速器的控制策略、控制算法，無(wú)法將其有效根除。

但是一旦這種故障不斷累積，最后爆發(fā)，就可能使水輪機(jī)調(diào)速器因振動(dòng)造成損壞，進(jìn)而造成極其嚴(yán)重的安全事故。因此，要盡量避免水輪機(jī)調(diào)速器抽動(dòng)故障，就需對(duì)調(diào)速器系統(tǒng)的硬件、軟件、控制策略、運(yùn)行環(huán)境等進(jìn)行全面合理的調(diào)整及優(yōu)化。

水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器抽動(dòng)故障的外在表現(xiàn)為：主配壓閥上下抽動(dòng)、導(dǎo)葉接力器抽動(dòng)、槳葉開(kāi)度跳變、液壓油泵啟動(dòng)頻繁、機(jī)組有功波動(dòng)等現(xiàn)象。

2 高壩洲水力發(fā)電廠微機(jī)調(diào)速器抽動(dòng)故障分析及處理方法

2014年以來(lái)，高壩洲水力發(fā)電廠曾出現(xiàn)過(guò)負(fù)荷波動(dòng)、槳葉開(kāi)度跳變、負(fù)荷無(wú)法達(dá)到指定功率等故障，均伴有液壓油泵頻繁啟動(dòng)、主配壓閥抽動(dòng)等現(xiàn)象。經(jīng)過(guò)分析，都屬于調(diào)速器抽動(dòng)故障，但產(chǎn)生的原因不盡相同，處理措施也相應(yīng)不同。

2.1 有功功率調(diào)整過(guò)程中調(diào)速器抽動(dòng)

2014-10-16日11:58，高壩洲水力發(fā)電廠2號(hào)機(jī)組在有功功率從84 MW調(diào)整至40 MW的過(guò)程中出現(xiàn)負(fù)荷波動(dòng)，波動(dòng)范圍為38～42 MW，同時(shí)出現(xiàn)油泵頻繁啟動(dòng)等調(diào)速器抽動(dòng)故障現(xiàn)象。將負(fù)荷調(diào)整至70 MW后波動(dòng)消失。2015年1月再次出現(xiàn)該問(wèn)題，通過(guò)調(diào)整負(fù)荷的方式仍無(wú)法消除，將調(diào)速器手動(dòng)/自動(dòng)切換一次后故障消失。此后多次出現(xiàn)該現(xiàn)象，均通過(guò)負(fù)荷調(diào)整或進(jìn)行手動(dòng)/自動(dòng)切換消除故障。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，引起有功功率波動(dòng)的原因有很多，如：一次調(diào)頻系統(tǒng)的影響、水力系統(tǒng)波動(dòng)的影響、系統(tǒng)振蕩的影響、AGC系統(tǒng)的影響、無(wú)功功率波動(dòng)的影響、調(diào)速器控制的影響等。

結(jié)合當(dāng)時(shí)的實(shí)際情況，首先，出現(xiàn)故障時(shí)電網(wǎng)系統(tǒng)頻率穩(wěn)定，機(jī)組一次調(diào)頻未動(dòng)作，可以排除一次調(diào)頻系統(tǒng)的影響；第二，高壩洲水力發(fā)電廠機(jī)組屬中水頭機(jī)組，發(fā)生故障時(shí)上游來(lái)水量均勻無(wú)突變，且機(jī)組調(diào)整負(fù)荷對(duì)水頭的影響甚小，水頭保持在33 m左右，因此水力系統(tǒng)波動(dòng)的影響也可以排除；第三，故障期間，電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定，未有振蕩事件發(fā)生，對(duì)機(jī)組的影響也可以忽略不計(jì)；第四，故障發(fā)生時(shí)，AGC系統(tǒng)正常投入，無(wú)異常變化。因此，電廠技術(shù)人員對(duì)最后兩個(gè)因素進(jìn)行了重點(diǎn)分析。

2.1.1 無(wú)功功率波動(dòng)的影響

受機(jī)組功率因數(shù)的影響，機(jī)組有功功率和無(wú)功功率之間是相互影響的。如圖1所示，機(jī)組出現(xiàn)有功功率波動(dòng)時(shí)，無(wú)功功率同時(shí)出現(xiàn)波動(dòng)。但從時(shí)序上來(lái)看，無(wú)功功率的波動(dòng)滯后于有功功率的波動(dòng)，可以得知無(wú)功的波動(dòng)是由有功波動(dòng)引起。

因此可以排除本次有功功率波動(dòng)是由無(wú)功功率波動(dòng)引起的可能。

圖1 機(jī)組出現(xiàn)有功功率波動(dòng)時(shí)的機(jī)組P-Q錄波圖

2.1.2 調(diào)速器控制的影響

由圖2和圖3可看出：機(jī)組負(fù)荷調(diào)整過(guò)程中，導(dǎo)葉開(kāi)度先是動(dòng)作至協(xié)聯(lián)曲線確定的開(kāi)度，維持約20 s后略微增大。

由此可以認(rèn)為，在機(jī)組有功給定從84 MW調(diào)整為40 MW時(shí)，導(dǎo)葉回關(guān)出現(xiàn)了少量的超調(diào)，槳葉隨動(dòng)導(dǎo)葉，也發(fā)生了輕微超調(diào)，使得機(jī)組負(fù)荷達(dá)到42 MW，超出了功率死區(qū)。為控制機(jī)組有功功率，導(dǎo)葉開(kāi)度隨即變小，槳葉隨動(dòng)，但槳葉動(dòng)作較慢，當(dāng)槳葉動(dòng)作到位后，機(jī)組負(fù)荷又跨過(guò)了功率死區(qū)，如此循環(huán)。于是，導(dǎo)葉、槳葉開(kāi)度就出現(xiàn)了如圖3所示的P-Y-R等幅振蕩。

圖2 機(jī)組出現(xiàn)有功功率波動(dòng)時(shí)的P-Y錄波圖

圖3 機(jī)組出現(xiàn)有功功率波動(dòng)時(shí)的P-Y-R錄波圖

為進(jìn)一步探究調(diào)速器對(duì)機(jī)組負(fù)荷的影響，電廠對(duì)調(diào)速器進(jìn)行了空載上擾和空載下擾試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如圖4和圖5所示，可以看出，2號(hào)機(jī)組調(diào)速器導(dǎo)葉在上擾過(guò)程中無(wú)超調(diào)現(xiàn)象，在下擾過(guò)程中存在超調(diào)現(xiàn)象，但在合理的范圍內(nèi)。試驗(yàn)結(jié)果與機(jī)組在減負(fù)荷過(guò)程中出現(xiàn)有功功率波動(dòng)時(shí)導(dǎo)葉出現(xiàn)少量超調(diào)現(xiàn)象相吻合。

圖4 高壩洲水力發(fā)電廠2號(hào)機(jī)組調(diào)速器空載上擾試驗(yàn)錄波波形圖(48～52 Hz)

圖5 高壩洲水力發(fā)電廠2號(hào)機(jī)組調(diào)速器空載下擾試驗(yàn)錄波波形圖(52～48 Hz)

通過(guò)以上試驗(yàn)可知，此次2號(hào)機(jī)組有功功率的波動(dòng)是由機(jī)組調(diào)速器引起的。主要因?yàn)閷?dǎo)葉在回關(guān)過(guò)程中出現(xiàn)了超調(diào)，槳葉的隨動(dòng)進(jìn)一步放大了超調(diào)對(duì)機(jī)組負(fù)荷的影響。

原因找到之后，電廠就開(kāi)始著手進(jìn)行具體故障設(shè)備的排查，排查步驟如下。①當(dāng)槳葉控制系統(tǒng)出現(xiàn)抽動(dòng)故障時(shí)，將機(jī)組導(dǎo)葉控制方式切至“機(jī)手動(dòng)”，觀察槳葉抽動(dòng)是否消失。若消失，則槳葉抽動(dòng)原因是跟隨導(dǎo)葉協(xié)聯(lián)，槳葉系統(tǒng)為正常，需進(jìn)一步排查導(dǎo)葉系統(tǒng)。②當(dāng)導(dǎo)葉控制系統(tǒng)出現(xiàn)抽動(dòng)故障時(shí)，將機(jī)組導(dǎo)葉控制方式切至“機(jī)手動(dòng)”，觀察機(jī)組頻率值。若機(jī)組頻率跳變值<0.05 Hz為正常，大于跳變值則需進(jìn)一步檢查測(cè)頻系統(tǒng)。③以上兩個(gè)步驟均未解決該故障時(shí)，則需將導(dǎo)/槳葉控制方式同時(shí)切至“機(jī)手動(dòng)”，觀察導(dǎo)/槳葉開(kāi)度值是否有大波動(dòng)。若跳變數(shù)值<0.20%，則為正常值；若跳變大于正常值，則需檢查傳感器屏蔽線接地是否正常或是否存在干擾信號(hào)，同時(shí)檢查傳感器有無(wú)松動(dòng)。④將導(dǎo)/槳葉控制方式同時(shí)切至“機(jī)手動(dòng)”后，還需觀察導(dǎo)/槳葉主配壓閥中位顯示值是否為零點(diǎn)值。如不為零點(diǎn)值請(qǐng)重新校核主配中位零點(diǎn)。⑤將導(dǎo)/槳葉控制方式同時(shí)切至“機(jī)手動(dòng)”后，需對(duì)機(jī)械漂移進(jìn)行監(jiān)視觀察。若10 min內(nèi)導(dǎo)/槳葉開(kāi)度值漂移量在<0.5%，則為正常；若超過(guò)正常值，則需重新調(diào)整機(jī)械零點(diǎn)。

通過(guò)以上步驟的排查，初步認(rèn)定調(diào)速器存在傳感器老化、機(jī)械零點(diǎn)漂移、透平油優(yōu)質(zhì)不佳、控制策略不完善等故障。

因此，利用機(jī)組檢修期間，電廠對(duì)此進(jìn)行了針對(duì)性檢查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題如下。①導(dǎo)葉、槳葉引導(dǎo)閥位置傳感器不滿足運(yùn)行要求。對(duì)主配壓閥進(jìn)行解體檢修后發(fā)現(xiàn)主配壓閥上的導(dǎo)葉、槳葉引導(dǎo)閥位置傳感器老化嚴(yán)重，自復(fù)中裝置并沒(méi)有準(zhǔn)確回歸零位。這就造成機(jī)組導(dǎo)葉、槳葉引導(dǎo)閥中性點(diǎn)調(diào)整時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，產(chǎn)生漂移，使主配壓閥零位不準(zhǔn)確，導(dǎo)致壓力泄漏、自復(fù)中裝置判斷錯(cuò)誤、接力器位置偏離，進(jìn)而引起負(fù)荷波動(dòng)和液壓油泵頻繁啟動(dòng)。電廠將該引導(dǎo)閥位置傳感器更換為較先進(jìn)的電磁感應(yīng)式非接觸繼電器。②油質(zhì)不佳，導(dǎo)致電液轉(zhuǎn)換器堵塞嚴(yán)重。為避免此類因素，電廠對(duì)透平油進(jìn)行了更換，并增設(shè)了濾油裝置。③控制策略不滿足實(shí)際要求。由于軸流轉(zhuǎn)槳式機(jī)組調(diào)速器需要對(duì)導(dǎo)葉、槳葉進(jìn)行雙調(diào)，其控制策略、控制算法不能太簡(jiǎn)單，只采用基礎(chǔ)的PID運(yùn)算并不滿足現(xiàn)場(chǎng)需要。電廠將此次故障現(xiàn)象反饋給調(diào)速器生產(chǎn)廠家，建議生產(chǎn)廠家更新升級(jí)調(diào)速器控制策略，使用更復(fù)雜和及時(shí)的控制算法，來(lái)使調(diào)速器更加“智能”，更加滿足多變的現(xiàn)場(chǎng)需求。

2.2 有功功率穩(wěn)定、槳葉開(kāi)度波動(dòng)

2016-01-29日，高壩洲水力發(fā)電廠2號(hào)機(jī)組負(fù)荷穩(wěn)定狀態(tài)下，液壓油泵啟動(dòng)間隔為38 min左右，明顯縮短；而停機(jī)狀態(tài)下油泵啟動(dòng)間隔為5 h左右，無(wú)明顯變化?，F(xiàn)地檢查機(jī)組油系統(tǒng)未發(fā)現(xiàn)明顯漏油點(diǎn)，調(diào)速器伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器及PLC裝置正常，但油系統(tǒng)管路、壓力油罐、回油箱各部溫度較高，交流伺服電機(jī)溫度較高。

調(diào)出機(jī)組槳葉開(kāi)度曲線(見(jiàn)圖6)，發(fā)現(xiàn)槳葉開(kāi)度有持續(xù)漂開(kāi)及跳變現(xiàn)象，約5 min 0.3個(gè)開(kāi)度，漂開(kāi)1個(gè)開(kāi)度后，跳變回原有開(kāi)度，往復(fù)循環(huán)。

圖6 高壩洲水力發(fā)電廠2號(hào)機(jī)組槳葉開(kāi)度跳變圖

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查，排除了調(diào)速器控制程序不完善、閥門卡澀、自復(fù)中裝置偏移、電磁干擾等原因。但出現(xiàn)該故障時(shí)，調(diào)速器伺服電機(jī)頻繁轉(zhuǎn)動(dòng)，溫度偏高(超過(guò)45℃)。這說(shuō)明伺服電機(jī)長(zhǎng)期保持在處理脈沖信號(hào)的狀態(tài)，脈沖信號(hào)可能存在積累。

技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致此現(xiàn)象的原因有兩個(gè)：一是伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與伺服電機(jī)之間控制電纜過(guò)長(zhǎng)，且無(wú)濾波裝置，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行造成靜電積累致使伺服電機(jī)收到的脈沖信號(hào)不完整且無(wú)法及時(shí)釋放；二是機(jī)組槳葉開(kāi)度反饋元件位置設(shè)置不合理，受到的振動(dòng)干擾較大，造成調(diào)節(jié)器收到的槳葉開(kāi)度值不準(zhǔn)確。

為解決該故障，電廠采取了以下措施：

1)針對(duì)靜電積累的問(wèn)題，在檢修之前，為滿足機(jī)組正常運(yùn)行，電廠每隔規(guī)定時(shí)間將機(jī)組調(diào)速器控制方式“手動(dòng)/自動(dòng)”切換一次，釋放控制脈沖，借以消除累積的靜電，可暫時(shí)緩解脈沖積累和調(diào)速器抽動(dòng)現(xiàn)象，并將其臨時(shí)列入定期工作。之后利用機(jī)組檢修期機(jī)會(huì)，將該控制光纜進(jìn)行了更新，優(yōu)化了架設(shè)方向，有效縮短了鋪設(shè)長(zhǎng)度，并增加了濾波裝置。

2)針對(duì)槳葉開(kāi)度反饋元件位置設(shè)置不合理的問(wèn)題，電廠將該測(cè)量反饋元件更換為可有效屏蔽振動(dòng)干擾的可靠型式，安裝在遠(yuǎn)離振動(dòng)中心的區(qū)域，有效避免了振動(dòng)干擾。

2.3 有功給定不變時(shí)，有功功率、槳葉開(kāi)度同時(shí)波動(dòng)

2018-07-04日，高壩洲水力發(fā)電廠2號(hào)機(jī)組開(kāi)機(jī)并網(wǎng)后，有功功率給定83 MW，但機(jī)組有功功率實(shí)發(fā)值在81～84 MW之間波動(dòng)，且2臺(tái)液壓油泵啟停間隔時(shí)間縮短至約10 min。

此故障與2.1節(jié)中故障類似，不同的是，此次故障是在有功功率給定未調(diào)整的情況下，同時(shí)出現(xiàn)了有功功率波動(dòng)和槳葉開(kāi)度波動(dòng)。同樣的，通過(guò)調(diào)取歷史數(shù)據(jù)和波形圖，分析得知無(wú)功功率波動(dòng)、水力系統(tǒng)波動(dòng)、電網(wǎng)系統(tǒng)頻率波動(dòng)均不是此次產(chǎn)生有功功率波動(dòng)的原因。

現(xiàn)地檢查、試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，機(jī)組有功功率給定為84 MW時(shí)，導(dǎo)葉開(kāi)度維持在87%左右，未發(fā)生明顯變化，而槳葉實(shí)際開(kāi)度往復(fù)出現(xiàn)了2%左右的小幅跳變；有功功率給定為75 MW時(shí)，有功功率實(shí)發(fā)值在72～77 MW之間波動(dòng)，槳葉開(kāi)度在75%～80%之間波動(dòng)；有功功率給定為70 MW及以下時(shí)，有功功率實(shí)發(fā)值與給定值之間差異較小，槳葉開(kāi)度波動(dòng)較小，油系統(tǒng)運(yùn)行趨于穩(wěn)定。由此可初步判斷，在負(fù)荷較高的情況下，槳葉開(kāi)度的波動(dòng)容易引起機(jī)組負(fù)荷的波動(dòng)值超出功率死區(qū)，進(jìn)一步導(dǎo)致導(dǎo)葉、槳葉協(xié)聯(lián)動(dòng)作，從而引起調(diào)速器抽動(dòng)故障，增加油壓裝置用油量。

于是，初步判斷該故障與一次調(diào)頻功率疊加和槳葉位移反饋波動(dòng)兩個(gè)因素有關(guān)。

經(jīng)檢查，技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)槳葉位移傳感器磁滑塊有上下抖動(dòng)的現(xiàn)象，同時(shí)歷史記錄顯示槳葉開(kāi)度的波動(dòng)量在0.4～0.7之間，且持續(xù)漂開(kāi)。

電廠隨即對(duì)2號(hào)機(jī)組進(jìn)行了低水頭條件下槳葉開(kāi)度與出力的關(guān)系的測(cè)試。測(cè)試將2號(hào)機(jī)組調(diào)速器導(dǎo)葉、槳葉切至機(jī)手動(dòng)，有功給定設(shè)置為84 MW。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，10 min內(nèi)槳葉開(kāi)度漂開(kāi)3.5個(gè)開(kāi)度，同時(shí)有功增大1 MW，不滿足《水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行技術(shù)導(dǎo)則》DL/T1245-2013 5.1.11條“接力器在機(jī)械手動(dòng)穩(wěn)定位置時(shí)30 min內(nèi)位移漂移量，應(yīng)不大于1%”的要求。

由此可得出槳葉開(kāi)度波動(dòng)是機(jī)組有功出力波動(dòng)的主因，且在槳葉開(kāi)度>70%時(shí)，影響更加明顯。

為減小2號(hào)機(jī)組槳葉開(kāi)度小幅波動(dòng)對(duì)機(jī)組有功出力的影響，維護(hù)人員調(diào)整了該機(jī)組調(diào)速器控制程序中功率控制區(qū)間參數(shù)值，將功率調(diào)節(jié)死區(qū)數(shù)值由0.8%調(diào)整至2%，功率控制目標(biāo)死區(qū)由0.6%調(diào)整至1%。同時(shí)，更換了槳葉位移傳感器磁滑塊，調(diào)整了安裝位置。

調(diào)整后，2號(hào)機(jī)組調(diào)速器實(shí)際功率與給定功率差值大于90×2%=1.8 MW時(shí)，調(diào)速器功率模式即會(huì)通過(guò)PID計(jì)算對(duì)實(shí)際出力進(jìn)行調(diào)整；當(dāng)調(diào)整至實(shí)際功率與給定功率差值小于90×1%=0.9 MW時(shí)，調(diào)速器停止對(duì)有功出力的調(diào)整，有功實(shí)發(fā)穩(wěn)定在允許區(qū)間內(nèi)。調(diào)整后，機(jī)組槳葉漂開(kāi)跳變現(xiàn)象得到緩解，有功功率也趨于穩(wěn)定。

針對(duì)這種同時(shí)出現(xiàn)負(fù)荷波動(dòng)和槳葉開(kāi)度跳變的故障，得出結(jié)論：當(dāng)機(jī)組負(fù)荷較大時(shí)(約大于80%)，槳葉開(kāi)度的變化與機(jī)組出力的變化呈強(qiáng)相關(guān)性，此特性在2014年由中國(guó)電科院完成的調(diào)速器建模試驗(yàn)中也被印證。

3 解決措施

結(jié)合高壩洲水力發(fā)電廠2號(hào)機(jī)組調(diào)速器抽動(dòng)故障的現(xiàn)場(chǎng)處理經(jīng)驗(yàn)，可以得出：當(dāng)水輪機(jī)微機(jī)調(diào)節(jié)器出現(xiàn)抽動(dòng)故障時(shí)，必須進(jìn)行系統(tǒng)性綜合分析，確定出現(xiàn)抽動(dòng)故障的原因，從而采取針對(duì)性的消除措施[4-5]。

主要的措施總結(jié)如下：

1)采用更智能的控制策略并優(yōu)化參數(shù)。當(dāng)數(shù)字閥調(diào)節(jié)進(jìn)入開(kāi)度死區(qū)時(shí)，延時(shí)停止數(shù)字閥輸出，修改優(yōu)化控制參數(shù)，可最大限度減少或避免調(diào)速器的抽動(dòng)，保證調(diào)節(jié)順暢。更新控制程序，采用更先進(jìn)更智能的控制策略，分別優(yōu)化比例伺服閥和數(shù)字閥控制狀態(tài)下的調(diào)節(jié)參數(shù)，消除參數(shù)設(shè)置上的誤差，促使其接近于調(diào)速器的目標(biāo)參數(shù)，可有效預(yù)防抽動(dòng)故障。

2)將舊式傳感器更新為非接觸式傳感器。非接觸式傳感器可有效避免機(jī)械磨損造成的測(cè)量誤差。較好地解決了位移傳感器平衡點(diǎn)不準(zhǔn)的問(wèn)題，能夠滿足水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器長(zhǎng)期運(yùn)行的要求。

3)采用合格的透平油并定期濾油。合格的透平油既滿足壓力傳遞的需要，又可有效避免乳化、固化、流動(dòng)性差等缺陷，為調(diào)速器的準(zhǔn)確調(diào)節(jié)提供合適的液壓能量。當(dāng)然，透平油也要設(shè)置檢測(cè)、濾油、更換周期，防止長(zhǎng)期運(yùn)行造成油品下降。

4)對(duì)傳輸信號(hào)進(jìn)行濾波處理。若水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器抽動(dòng)故障是由于信號(hào)干擾造成的，則可采用濾波處理。可通過(guò)調(diào)整主配壓閥，過(guò)濾掉影響輸出信號(hào)的干擾波；也可先將比例伺服閥控制信號(hào)清零，再根據(jù)調(diào)速器的抽動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行濾波，采取非頻率調(diào)節(jié)的方法，直至伺服閥的工作狀態(tài)穩(wěn)定。

5)減少信號(hào)傳輸距離、更換信號(hào)傳輸線路材質(zhì)。若水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器抽動(dòng)故障是由于信號(hào)傳輸距離過(guò)長(zhǎng)造成的，則根據(jù)實(shí)際情況采取措施盡量減少傳輸距離。若水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器抽動(dòng)故障是由于信號(hào)傳輸線路材質(zhì)不佳造成的，則可更換為屏蔽性能更好的電纜或采用傳輸可靠性更高的光纖材質(zhì)。

6)更換測(cè)量元件型式及安裝位置。測(cè)量反饋元件一般安裝在導(dǎo)葉、槳葉等機(jī)械部位專門設(shè)置的機(jī)械支架上。因此，開(kāi)機(jī)后機(jī)組的振動(dòng)造成元件振動(dòng)，使反饋信號(hào)出現(xiàn)波動(dòng)，導(dǎo)致PLC控制器收到的信號(hào)并不代表真正的狀態(tài)。一般來(lái)說(shuō)，機(jī)組運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)無(wú)法有效改善，只有通過(guò)將測(cè)量元件更換為更可靠的裝置型式，并安裝在可有效避免振動(dòng)的位置，才可減少振動(dòng)干擾。

7)合理調(diào)整功率調(diào)節(jié)死區(qū)。合理設(shè)置功率調(diào)節(jié)死區(qū)，會(huì)減少調(diào)速器調(diào)控器調(diào)整導(dǎo)葉、槳葉開(kāi)度的頻率，進(jìn)而避免產(chǎn)生調(diào)速器抽動(dòng)故障。

4 結(jié) 語(yǔ)

水輪機(jī)調(diào)速器系統(tǒng)有其自有特點(diǎn)，所處的運(yùn)行環(huán)境具有不確定性，倘若其中任何一個(gè)環(huán)節(jié)或因素發(fā)生障礙，就可能會(huì)引起整個(gè)調(diào)速器系統(tǒng)的不穩(wěn)定。在實(shí)際生產(chǎn)工作中，針對(duì)水輪機(jī)調(diào)速器可能出現(xiàn)的各種故障，尤其是最為常見(jiàn)的抽動(dòng)故障，應(yīng)考慮多方面的因素，不斷從實(shí)踐中探索解決方案，盡量避免故障發(fā)生，將不穩(wěn)定因素消除在萌芽狀態(tài)，提高設(shè)備的可靠度，保證水輪機(jī)組設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

經(jīng)過(guò)落實(shí)以上措施，高壩洲水電廠機(jī)組出現(xiàn)調(diào)速器抽動(dòng)故障的概率大幅降低，有效避免了該故障引起的機(jī)械損傷、設(shè)備疲勞等隱患，提升了設(shè)備健康水平。同時(shí)，也為國(guó)內(nèi)軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)組如何有效避免出現(xiàn)同類型故障，提供了切實(shí)可行的方案。