水輪機(jī)調(diào)速器抽動(dòng)故障及對(duì)策

夏艷冰

摘? 要：水輪機(jī)調(diào)速器是控制水輪機(jī)運(yùn)行重要輔助器械，能夠保證電力供應(yīng)順利進(jìn)行，保證水電安全。水輪機(jī)調(diào)速器抽動(dòng)會(huì)影響水輪機(jī)的功能，失去速度調(diào)節(jié)會(huì)給設(shè)備本身帶來(lái)性能與狀態(tài)的影響。因此使用壓緊水輪機(jī)調(diào)速器主閥的行程對(duì)設(shè)備進(jìn)行濾波處理，優(yōu)化伺服比和參數(shù)比，優(yōu)化水輪機(jī)調(diào)度等，采取相關(guān)的措施，可以保證水輪機(jī)調(diào)速器安全運(yùn)行，提高水輪機(jī)調(diào)速器的優(yōu)化運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：水輪機(jī)調(diào)速器;抽動(dòng)故障;解決措施

中圖分類號(hào)：TV73? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

水輪機(jī)在運(yùn)行的過(guò)程中很容易出現(xiàn)問(wèn)題，關(guān)鍵的原因在于生產(chǎn)水輪機(jī)時(shí)，很容易被周圍環(huán)境所影響，在設(shè)計(jì)上存在很多缺陷從而產(chǎn)生問(wèn)題。因此在具體運(yùn)行水輪機(jī)的過(guò)程中，應(yīng)該對(duì)水輪機(jī)調(diào)速器的運(yùn)行條件、原則等展開(kāi)合理的分析。因此必須要通過(guò)科學(xué)合理的手段與環(huán)境相結(jié)合，改進(jìn)設(shè)計(jì)。在優(yōu)化改進(jìn)設(shè)計(jì)之后，避免設(shè)計(jì)當(dāng)中存在的問(wèn)題，相應(yīng)提升調(diào)速器的使用壽命、運(yùn)行狀態(tài)。水輪機(jī)調(diào)速器在運(yùn)行的過(guò)程中還會(huì)發(fā)生偶然性的抽動(dòng)現(xiàn)象，暫時(shí)無(wú)法將該現(xiàn)象消除，這成為水輪機(jī)設(shè)備運(yùn)行的主要安全隱患。

1 水輪機(jī)調(diào)速抽動(dòng)的一般表現(xiàn)

水輪機(jī)調(diào)速器抽動(dòng)表現(xiàn)在液壓系統(tǒng)上出現(xiàn)不間斷和機(jī)械性、往復(fù)性抽動(dòng)，該現(xiàn)象的存在，導(dǎo)致引發(fā)水輪機(jī)調(diào)速器的主閥、引導(dǎo)閥會(huì)出現(xiàn)不同幅度的抽動(dòng)問(wèn)題。該問(wèn)題的出現(xiàn)，還會(huì)影響水輪機(jī)調(diào)速器的穩(wěn)定運(yùn)行。該問(wèn)題在水輪機(jī)調(diào)速器抽動(dòng)安裝、改造水電站水輪機(jī)當(dāng)中需要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。如果不采取有效的措施進(jìn)行補(bǔ)救，整個(gè)水輪機(jī)調(diào)速器都會(huì)出現(xiàn)抽動(dòng)，很容易導(dǎo)致?lián)p壞。在不斷抽動(dòng)的過(guò)程中，設(shè)備的功能受到影響出現(xiàn)故障，水輪機(jī)調(diào)速器不能發(fā)揮調(diào)整、限定的作用，對(duì)整個(gè)水電站的生產(chǎn)都會(huì)造成嚴(yán)重影響[1]。詳細(xì)情況如圖1所示。

水輪機(jī)調(diào)速器一般使用內(nèi)環(huán)控制體系感知主閥閥芯，從而采集水輪機(jī)調(diào)速器主閥活塞位置信息之后，以電子信號(hào)的方式確定設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)。由于水輪機(jī)調(diào)速器主閥閥芯傳感器的電阻軌是使用導(dǎo)電塑料制作的，在長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行之后會(huì)產(chǎn)生磨損，傳感器很容易觸電，產(chǎn)生接觸不良，導(dǎo)致水輪機(jī)調(diào)速器主閥閥芯傳感器接觸不良之后，需要對(duì)主閥閥芯位置頻繁調(diào)節(jié)從而產(chǎn)生抽動(dòng)現(xiàn)象。

2 水輪機(jī)調(diào)速器產(chǎn)生抽動(dòng)的表現(xiàn)

2.1 壓力閥故障部件

水利發(fā)電系統(tǒng)當(dāng)中存在非常多的元件，在正常運(yùn)行的過(guò)程當(dāng)中往往都是使用內(nèi)環(huán)式控制系統(tǒng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行管理。水輪機(jī)調(diào)速器的內(nèi)部傳感器類型是壓力閥故障元件，如果在正常使用的過(guò)程中產(chǎn)生故障，就需要相關(guān)人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的故障，而且將相關(guān)的信息轉(zhuǎn)換成電子信號(hào)顯示出來(lái)，整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)利用電子信號(hào)的關(guān)系形成一個(gè)完整的系統(tǒng)，電子信號(hào)傳輸?shù)皆O(shè)備工作站之后處理電子信號(hào)。

2.2 部件材料故障

在調(diào)速器運(yùn)行的過(guò)程中存在很多影響因素，其中一個(gè)重要因素是沒(méi)有平衡問(wèn)題影響所導(dǎo)致。水輪機(jī)調(diào)速器的產(chǎn)生材料一般都是塑料材質(zhì)，在高負(fù)荷的運(yùn)行過(guò)程中，塑料會(huì)被嚴(yán)重磨損。而且設(shè)備在運(yùn)行的過(guò)程中，導(dǎo)電型塑料在經(jīng)過(guò)磨損之后導(dǎo)電能力降低，最終對(duì)水輪機(jī)的正常運(yùn)行造成影響。在設(shè)備運(yùn)行的過(guò)程中很難準(zhǔn)確控制設(shè)備具體的故障位置，在平衡點(diǎn)附近出現(xiàn)隨機(jī)抽動(dòng)的現(xiàn)象，還會(huì)出現(xiàn)階段性抽動(dòng)。

2.3 反饋信號(hào)的控制設(shè)備

反饋信號(hào)的控制設(shè)備處理效果也是水輪機(jī)調(diào)速器出現(xiàn)抽動(dòng)現(xiàn)象的主要原因。當(dāng)水輪機(jī)調(diào)速器導(dǎo)葉部分出現(xiàn)波動(dòng)頻率比較大的信息，就說(shuō)明運(yùn)行設(shè)備存在故障。在設(shè)備的反饋機(jī)制當(dāng)中產(chǎn)生反饋信息的主要部分是導(dǎo)葉元件，隨著震動(dòng)頻率的增大、減少，震動(dòng)頻率大的導(dǎo)葉部分造成的信號(hào)波動(dòng)非常大。在這種情況下很難有效地進(jìn)行水輪機(jī)信息采集，對(duì)內(nèi)部控制系統(tǒng)的整理也很難進(jìn)行，對(duì)水輪機(jī)調(diào)速器的控制效果產(chǎn)生負(fù)面影響。水輪機(jī)調(diào)速器增加了抽動(dòng)故障是水輪機(jī)調(diào)速器產(chǎn)生抽動(dòng)故障的關(guān)鍵原因[2]。

3 水輪機(jī)調(diào)速器抽動(dòng)故障的解決措施

3.1 及時(shí)更換和維修部件

在水輪機(jī)調(diào)速器故障檢測(cè)的過(guò)程當(dāng)中，相關(guān)人員應(yīng)該在了解水輪機(jī)調(diào)速器零部件原件的特征基礎(chǔ)上，了解電子部件結(jié)構(gòu)的詳細(xì)構(gòu)成，針對(duì)設(shè)備結(jié)構(gòu)得多各方面進(jìn)行綜合分析，從而科學(xué)解決水輪機(jī)調(diào)速器當(dāng)中存在的故障。在這個(gè)階段重點(diǎn)應(yīng)該是重視設(shè)備產(chǎn)生出水故障時(shí)產(chǎn)生的影響，分析設(shè)備故障的主要原因，以設(shè)備故障為出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行清除處理。因?yàn)樗啓C(jī)調(diào)出新運(yùn)行的過(guò)程當(dāng)中，存在很多設(shè)備對(duì)系統(tǒng)影響。因此在處理水輪機(jī)調(diào)速器故障的時(shí)候，應(yīng)該從細(xì)節(jié)方面入手，積極完善設(shè)備的系統(tǒng)軟件，優(yōu)化設(shè)備部件，同時(shí)分析設(shè)備的硬件故障，優(yōu)化設(shè)備的硬件系統(tǒng)。如果設(shè)備出現(xiàn)抽動(dòng)故障，是由系統(tǒng)的原因?qū)е碌模虼?，重視設(shè)備抽動(dòng)故障的系統(tǒng)控制原因，在處理抽動(dòng)故障的時(shí)候，應(yīng)該積極優(yōu)化硬件設(shè)施和軟件系統(tǒng)，從控制系統(tǒng)方面入手來(lái)加強(qiáng)系統(tǒng)的控制能力。另外，檢測(cè)水輪機(jī)設(shè)備的過(guò)程當(dāng)中，如果發(fā)現(xiàn)存在故障，基本反饋信息都會(huì)在導(dǎo)葉部件位置產(chǎn)生，在發(fā)生故障的時(shí)候，應(yīng)該分析水能機(jī)調(diào)速器的重要部件，對(duì)于存在的故障，相關(guān)人員及時(shí)進(jìn)行維修[3]。

3.2 設(shè)置主閥行程

在水輪機(jī)調(diào)速器安裝調(diào)試的過(guò)程當(dāng)中，調(diào)速器的壓緊主閥行程應(yīng)該在設(shè)備完全停機(jī)的狀態(tài)下進(jìn)行。在設(shè)置的過(guò)程當(dāng)中，水輪機(jī)調(diào)速器主閥控制伺服系統(tǒng)的信號(hào)回應(yīng)很低，須經(jīng)過(guò)信號(hào)控制，平衡信號(hào)波動(dòng)頻率，從而降低抽動(dòng)故障的出現(xiàn)。

3.3 優(yōu)化參數(shù)

想要最大程度地避免出現(xiàn)水輪機(jī)調(diào)速器系統(tǒng)抽動(dòng)的現(xiàn)象，減少水輪機(jī)調(diào)速器系統(tǒng)出現(xiàn)的變化，避免出現(xiàn)更多的震動(dòng)信號(hào)，可以通過(guò)對(duì)調(diào)速器延時(shí)停止輸出數(shù)字閥，優(yōu)化調(diào)速器的參數(shù)和控制數(shù)字閥，將抽動(dòng)干擾的預(yù)防工作提前準(zhǔn)備好。在改進(jìn)之后，使用PID算法，能夠優(yōu)化水輪機(jī)調(diào)速器參數(shù)。參數(shù)在優(yōu)化之后，可以將主閥當(dāng)中存在的偏差及時(shí)消除、及時(shí)調(diào)整參數(shù)量，使其與設(shè)定的目標(biāo)值相近。另外，參數(shù)變化緩慢的水輪機(jī)調(diào)速器會(huì)有微分通道、比例通道失效的現(xiàn)象，因此需要通過(guò)進(jìn)一步調(diào)節(jié)參數(shù)，來(lái)優(yōu)化故障存在的現(xiàn)象，消除震動(dòng)故障，保證水輪機(jī)調(diào)速器功能的穩(wěn)定性。

3.4 更換主閥和安裝導(dǎo)葉

水輪機(jī)導(dǎo)葉接力器當(dāng)中需要安裝導(dǎo)葉反饋接受電子信息，一般是使用直線電位器來(lái)安裝導(dǎo)葉。導(dǎo)葉反饋震動(dòng)的頻率比較高，反饋信號(hào)的過(guò)程中產(chǎn)生波動(dòng)造成水輪機(jī)的抽動(dòng)障礙，因此可以改變導(dǎo)葉反饋的位置，將其安裝在水輪機(jī)調(diào)速層機(jī)械轉(zhuǎn)換設(shè)備當(dāng)中，可以防止震動(dòng)出現(xiàn)抽動(dòng)障礙，對(duì)設(shè)備造成干擾。

另外還可以濾波處理水輪機(jī)，在水輪機(jī)調(diào)速器空載的情況下對(duì)機(jī)組進(jìn)行分析調(diào)整，利用主閥對(duì)水輪機(jī)進(jìn)行調(diào)整，由于水輪機(jī)調(diào)速存在障礙，很容易產(chǎn)生整個(gè)系統(tǒng)混亂的現(xiàn)象。因此在具體的使用過(guò)程中為提高設(shè)備自動(dòng)控制的精準(zhǔn)度，應(yīng)該充分考慮調(diào)速器發(fā)生故障的來(lái)源和特征，考慮水輪機(jī)調(diào)速當(dāng)中的各種影響因素，從而逐漸完善水輪機(jī)調(diào)速器的性能，提高調(diào)速器，保證水輪機(jī)調(diào)速器的運(yùn)行在安全可控的范圍內(nèi)。還可以優(yōu)化水輪機(jī)調(diào)速器的開(kāi)機(jī)曲線，在自適應(yīng)開(kāi)機(jī)曲線過(guò)程中，優(yōu)化導(dǎo)葉的開(kāi)度，避免開(kāi)機(jī)的過(guò)程中導(dǎo)葉波動(dòng)范圍大，增加開(kāi)機(jī)過(guò)程中的不穩(wěn)定性。

3.5 解決壓油泵頻繁啟動(dòng)問(wèn)題

水輪機(jī)調(diào)速器油泵啟動(dòng)頻繁現(xiàn)象的存在不僅浪費(fèi)了電站的資源能源，而且還會(huì)縮短液壓設(shè)備的使用壽命。發(fā)生油泵頻繁啟動(dòng)的問(wèn)題可能是因?yàn)檎{(diào)速器壓力油泵的效率比較低、調(diào)速器壓力泵組合閥安全閥異常，造成油泵出口壓力油壓力達(dá)不到設(shè)定額度，安全閥將油排到集油槽內(nèi)。調(diào)速器油泵出口壓力閥門沒(méi)有關(guān)閉嚴(yán)實(shí)，或者是壓力油箱因?yàn)榇嬖诋惓６鴽](méi)有正常關(guān)閉。其中還有可能是由于調(diào)速系統(tǒng)內(nèi)部油設(shè)備存在問(wèn)題，例如主繼電器、導(dǎo)葉鎖定和帶伺服系統(tǒng)的葉輪葉片異常等。針對(duì)上述情況，綜合考慮到所有可能存在的原因之后，采取合理的措施進(jìn)行檢查調(diào)整，對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。

解決的方式是觀察油泵內(nèi)的機(jī)油壓力情況，檢查清洗油泵入口濾網(wǎng)是否清潔干凈。如果是油泵本身存在故障或者是相關(guān)的問(wèn)題，就需要在檢查之后做好維修、或者是更換油泵。重新調(diào)整安全閥組合閥的設(shè)置確保閥門的密封性。檢查調(diào)速器的壓力油泵出口閥和壓力油箱排水閥是否緊密關(guān)閉，如果沒(méi)有嚴(yán)格關(guān)閉會(huì)給設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行埋下安全隱患。在這種情況下就需要及時(shí)更換閥門。檢查調(diào)速系統(tǒng)內(nèi)油液設(shè)備是否正常運(yùn)行，可以避免發(fā)生竄油現(xiàn)象。做完上述檢查之后，如果還未解決調(diào)速器油泵頻繁啟動(dòng)的問(wèn)題，可以考慮更滑閥套，這是因?yàn)槠淇赡艽嬖趯?dǎo)葉和葉片之間的主配調(diào)節(jié)頻繁現(xiàn)象所導(dǎo)致的。另外還有可能是水泵啟動(dòng)頻繁存在電氣方面的問(wèn)題，可以檢查油泵的設(shè)定值是否正常，檢查電路和位移傳感器電路。

除此之外，不排除存在常見(jiàn)的故障，例如存在機(jī)械柜壓差故障，可以對(duì)調(diào)速器機(jī)柜過(guò)濾器進(jìn)行清洗，或是更換過(guò)過(guò)濾器就可以消除故障。例如導(dǎo)葉和葉片故障，處理電磁閥問(wèn)題和位移傳感器的異常問(wèn)題，就可以消除故障。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，水輪機(jī)調(diào)速器系統(tǒng)有自身的特征，具體的操作系統(tǒng)也有一定的特征。如果水輪機(jī)調(diào)速器存在障礙很容易造成水輪機(jī)系統(tǒng)發(fā)生錯(cuò)亂。因此在實(shí)際水輪機(jī)工作時(shí)為提高自動(dòng)控制設(shè)備的可靠性，在運(yùn)行調(diào)速器發(fā)生故障的時(shí)候，要充分考慮水輪機(jī)調(diào)速器存在的各種影響因素，從而完善水輪機(jī)性能。

參考文獻(xiàn)

[1]王晶超，朱秋紅，王曉瑜.水輪機(jī)調(diào)速器系統(tǒng)抽動(dòng)故障及其消除措施[J].中國(guó)高新區(qū)，2018（10）：192.

[2]張官祥，常中原，蔣小輝，等.水輪機(jī)調(diào)速器通信故障診斷處理及防范措施[J].水電站機(jī)電技術(shù)，2018，41（8）：64-67.

[3]鮑海艷，龍麗婷，付亮，等.水輪機(jī)調(diào)速器功率調(diào)節(jié)模式下負(fù)荷調(diào)節(jié)過(guò)渡過(guò)程穩(wěn)定性研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2019，35（17）：50-57.