水電站調(diào)速器常見故障及其維修檢修處理方法

彭定濤

（華電四川發(fā)電有限公司寶珠寺水力發(fā)電廠，四川 廣元 628003）

引言

隨著資源多樣化的不斷發(fā)展，水電項(xiàng)目在一些南方地區(qū)已經(jīng)很好為成為電力資源的第二種補(bǔ)充方式，在生產(chǎn)效率和自然運(yùn)用方面的優(yōu)勢(shì)性極強(qiáng)。為確保水電站在日常運(yùn)行過程當(dāng)中能夠形成穩(wěn)定持續(xù)的資源輸出，在電站內(nèi)部設(shè)置調(diào)速器來根據(jù)水流狀態(tài)及時(shí)進(jìn)行調(diào)速優(yōu)化，更好地利用水流本身的動(dòng)能和勢(shì)能帶動(dòng)電力資源的生產(chǎn)。電站內(nèi)的調(diào)速器在長(zhǎng)期工作的過程當(dāng)中可能會(huì)出現(xiàn)一些波動(dòng)和故障問題，技術(shù)人員必須要加強(qiáng)關(guān)注并采用有效的定價(jià)維修方法及時(shí)處理。

一、水電站內(nèi)的調(diào)速器運(yùn)行功能概述

（一）運(yùn)行原理分析

水電站的運(yùn)行主要是依靠水的動(dòng)能和勢(shì)能帶動(dòng)機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，而由于水流變化存在很大差異性，在進(jìn)行發(fā)電輸出時(shí)可能會(huì)造成電力波動(dòng)和不穩(wěn)定的問題，技術(shù)人員在水輪發(fā)電機(jī)上會(huì)設(shè)置一個(gè)專門的調(diào)速器專門用來解決這一不足。在水電站內(nèi)設(shè)備的工作過程當(dāng)中會(huì)因?yàn)閷?shí)際的電力供應(yīng)而出現(xiàn)一定的電壓變化，調(diào)速器就可以根據(jù)供給關(guān)系對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的電力參數(shù)進(jìn)行有針對(duì)性的調(diào)整，是水電站內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行更加穩(wěn)定安全，也有效保證了整體功率輸出的有效性[1]。調(diào)速器在水電廠內(nèi)的應(yīng)用常見，和系統(tǒng)的調(diào)頻之間有著緊密的聯(lián)系，在生產(chǎn)應(yīng)用過程當(dāng)中有很大作用。

（二）功能作用分析

調(diào)速器能夠更好地和水輪機(jī)上的渦流轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)形成良好的匹配，特別是對(duì)于沖擊式的水輪發(fā)電機(jī)能夠更加有效地維護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定安全，是水輪機(jī)械的轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)節(jié)和電力系統(tǒng)的生產(chǎn)供應(yīng)、水流轉(zhuǎn)動(dòng)沖擊等形成良好的匹配。在水電站內(nèi)水輪機(jī)組的啟停應(yīng)用過程當(dāng)中，調(diào)速器的運(yùn)行會(huì)對(duì)系統(tǒng)帶來一定的電力波動(dòng)問題，在突發(fā)情況下，技術(shù)人員可以開啟調(diào)速器上的手動(dòng)調(diào)節(jié)按鈕及時(shí)對(duì)其進(jìn)行啟停或參數(shù)調(diào)節(jié)，更好地避免了震蕩和波動(dòng)問題帶來的系統(tǒng)故障。在水輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)過程當(dāng)中會(huì)出現(xiàn)一定的機(jī)械損耗現(xiàn)象，調(diào)速器能夠更好地更好地根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行調(diào)節(jié)促使發(fā)電機(jī)的損耗不斷降低，更好的趨近于設(shè)備的額定運(yùn)行功率。

（三）適用條件分析

在調(diào)速器應(yīng)用的過程當(dāng)中，必須要對(duì)其系統(tǒng)的匹配性和適用條件進(jìn)行一定的優(yōu)化調(diào)整后才能更好地滿足生產(chǎn)需求，特別是在水流較小的情況下可能會(huì)出現(xiàn)水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速與調(diào)速器工作范圍不匹配的現(xiàn)象，必須要加強(qiáng)關(guān)注并做好應(yīng)用的前提保障。調(diào)速器內(nèi)設(shè)置有一個(gè)彈簧，能夠在零件工作異常的情況下及時(shí)利用彈力作用進(jìn)行振蕩調(diào)節(jié)，促使調(diào)速器能夠在故障狀態(tài)下及時(shí)恢復(fù)到初始位置實(shí)現(xiàn)一定的故障自檢與維護(hù)，更有利于提升調(diào)速器的使用壽命和工作質(zhì)量[2]。在調(diào)速器已經(jīng)工作的狀態(tài)下啟動(dòng)恢復(fù)零件必須要考慮到動(dòng)態(tài)環(huán)境對(duì)于彈簧彈力釋放產(chǎn)生的影響性，避免在震蕩過程當(dāng)中產(chǎn)生反向作用力而影響了調(diào)速器的恢復(fù)。調(diào)速器的工作過程當(dāng)中會(huì)由于受到摩擦力的影響而產(chǎn)生能量的持續(xù)性損耗，通過系統(tǒng)阻尼參數(shù)的調(diào)節(jié)使其更好的維持在額定工作狀態(tài)下保持高效輸出。

二、調(diào)速器在工作過程中常見的幾類故障

（一）機(jī)組開機(jī)波動(dòng)

在水輪發(fā)電機(jī)的起停過程當(dāng)中會(huì)一并聯(lián)通調(diào)速器，但在這個(gè)過程當(dāng)中，會(huì)由于電源模塊輸出不穩(wěn)定或系統(tǒng)故障的問題而造成調(diào)速器的波動(dòng)現(xiàn)象，對(duì)于水輪發(fā)電機(jī)和其他電器零件的正常運(yùn)轉(zhuǎn)帶來了一定的影響，甚至可能會(huì)造成設(shè)置好的初始電力參數(shù)發(fā)生不適配的問題。在水電生產(chǎn)的過程當(dāng)中應(yīng)用到的所有電源供應(yīng)系統(tǒng)均為DC 電源，且電壓數(shù)值根據(jù)不同設(shè)備的應(yīng)用需求，可能會(huì)存在著調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象，在設(shè)備連通電源的一瞬間這種電壓的轉(zhuǎn)化還未完成，電氣零件的參數(shù)波動(dòng)問題也主要是由于電源模塊而引發(fā)的。開機(jī)頻率異常會(huì)帶給水輪發(fā)電機(jī)系統(tǒng)內(nèi)其他的電氣器設(shè)備帶來一定的運(yùn)行隱患或潛在故障，技術(shù)人員必須要加強(qiáng)重視并做好電力學(xué)參數(shù)的檢測(cè)，確保有效恢復(fù)調(diào)速器的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。

（二）負(fù)荷跳閘故障

因系統(tǒng)負(fù)荷過大而產(chǎn)生的電源跳閘、無法開啟的問題主要是由于調(diào)速器在前期應(yīng)用過程中沒有進(jìn)行調(diào)節(jié)和計(jì)算，特別是在系統(tǒng)調(diào)頻的過程中要充分考慮到二次、三次調(diào)頻對(duì)系統(tǒng)參數(shù)帶來的影響性問題[3]。負(fù)荷攀升的現(xiàn)象還存在于水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子速度和調(diào)速器工作范圍不匹配當(dāng)中，特別是在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速不斷升高的過程中，由于調(diào)速器的探測(cè)與響應(yīng)不及時(shí)，會(huì)造成系統(tǒng)功率缺額增大的問題，需要更高地頻率來滿足生產(chǎn)需求，系統(tǒng)的工作頻率就會(huì)逐漸偏離額定的50Hz，引發(fā)負(fù)荷升高的問題。

（三）轉(zhuǎn)子電磁振蕩

電磁振蕩問題主要是由于水輪發(fā)電機(jī)組內(nèi)定、轉(zhuǎn)子之間的傳送間隙分布不均勻引起的，特別是在水流高速激蕩的過程中，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)速率也會(huì)不斷攀升，在這樣的情況下不均勻地傳送間隙會(huì)在高速轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中被不斷放大，最終引發(fā)系統(tǒng)的電磁力不平衡和振蕩問題。這種調(diào)速器的故障往往是在系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)的，要求技術(shù)人員要隨時(shí)關(guān)注水輪發(fā)電機(jī)、調(diào)速器的運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)，一旦發(fā)生系統(tǒng)振蕩要及時(shí)進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)節(jié)和排障予以克服，確保水電生產(chǎn)的穩(wěn)定性。一些系統(tǒng)性的輕微偏差可以通過調(diào)速器的自動(dòng)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效補(bǔ)償，但其應(yīng)用范圍較為有限，不能過度依賴。

（四）主機(jī)機(jī)械擺動(dòng)

由于調(diào)速器是通過螺絲緊固的方式連接在水電系統(tǒng)內(nèi)的，在長(zhǎng)時(shí)間的使用過程中很容易出現(xiàn)松動(dòng)和脫落的問題，盲目開啟設(shè)備就會(huì)造成一些機(jī)械性的擺動(dòng)現(xiàn)象。另外，很多技術(shù)人員在檢修排障的過程中只關(guān)注了調(diào)速器內(nèi)部的螺絲連接，忽視了水輪發(fā)電機(jī)主機(jī)的穩(wěn)定性檢驗(yàn)，導(dǎo)致系統(tǒng)開啟后主機(jī)本身就受到水流激蕩和轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電的影響而產(chǎn)生晃動(dòng)，對(duì)其中包括調(diào)速器在內(nèi)的其他零件結(jié)構(gòu)運(yùn)行也會(huì)產(chǎn)生極大的影響與干擾。機(jī)械擺動(dòng)要定期檢驗(yàn)和克服的頻發(fā)故障，做到全面檢驗(yàn)和系統(tǒng)維護(hù)才能夠更好地促進(jìn)水電生產(chǎn)安全高效地運(yùn)轉(zhuǎn)。

三、有效的設(shè)備排障維修處理方法分析

（一）閥芯卡塞處理

在進(jìn)行水輪發(fā)電機(jī)調(diào)速器故障排除檢驗(yàn)的過程當(dāng)中首先要根據(jù)故障位置進(jìn)行有效確認(rèn)，關(guān)注在調(diào)速器負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)情況下是否存在螺栓松動(dòng)和閥芯卡塞的問題并做好及時(shí)處理，避免因機(jī)械結(jié)構(gòu)的故障問題導(dǎo)致調(diào)速器超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。技術(shù)人員可先嘗試對(duì)調(diào)速器的限位螺栓進(jìn)行更換測(cè)試，若仍無法有效恢復(fù)及運(yùn)轉(zhuǎn)功能則需要考慮內(nèi)部是否存在有雜物堵塞等問題，做好及時(shí)清理和閥芯更換的工作[4]。在調(diào)速器內(nèi)很容易因?yàn)樗饔绊懚鴮?dǎo)致金屬結(jié)構(gòu)出現(xiàn)銹蝕和剝脫的問題，這些殘?jiān)槠袈湓陂y芯位置處就會(huì)影響其正常的運(yùn)轉(zhuǎn)，要通過將所有閥芯船開船關(guān)的方式進(jìn)行故障定位，徹底清理后再次進(jìn)行設(shè)備調(diào)試并有效避免對(duì)限位螺栓的基礎(chǔ)功能造成影響。

（二）主配零件檢修

在對(duì)調(diào)速器進(jìn)行清洗和檢驗(yàn)的過程當(dāng)中要明確主配零件的合理處理，可先將主配結(jié)構(gòu)和進(jìn)出油管路進(jìn)行拆解后詳細(xì)檢驗(yàn)，避免在水輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行過程當(dāng)中有一些隱患故障不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)。在油壓管路的檢驗(yàn)當(dāng)中要根據(jù)管道的材質(zhì)情況和使用年限做好清洗和檢測(cè)工作，對(duì)其中附著的一些油污和銹蝕進(jìn)行有效處理，技術(shù)人員可將管道彎曲為回環(huán)狀態(tài)并使用濾油機(jī)進(jìn)行整體清理，有效保障了管道內(nèi)部的清潔水平[5]。液壓結(jié)構(gòu)和其他零件設(shè)備的清理要使用專門的儀器設(shè)備進(jìn)行處理，一些細(xì)小的零件在拆解過程當(dāng)中要按照規(guī)范進(jìn)行擺放，避免在清理完成后進(jìn)行組裝時(shí)出現(xiàn)遺漏或丟失的問題。主配零件的清理過程需要根據(jù)實(shí)際使用情況確定間隔周期，在所有零件重新組裝后還需要對(duì)其運(yùn)轉(zhuǎn)功能進(jìn)行有效調(diào)試，防止零件結(jié)構(gòu)的隨意拆解影響了水電站的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

（三）明確使用規(guī)范

水輪發(fā)電機(jī)調(diào)速器是確保水電生產(chǎn)效率和質(zhì)量的重要結(jié)構(gòu)，在實(shí)際使用過程當(dāng)中必須要嚴(yán)格遵守實(shí)操規(guī)范并定期進(jìn)行質(zhì)檢維修來提升調(diào)速器的使用壽命和運(yùn)行質(zhì)量。水電廠要針對(duì)發(fā)電機(jī)設(shè)備的使用，制定一套科學(xué)的操作規(guī)范要求，并引入智能化管理設(shè)備對(duì)發(fā)電機(jī)內(nèi)各個(gè)零件和電器結(jié)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，確?？梢约皶r(shí)發(fā)現(xiàn)潛在隱患并予以排查，不斷提升水電生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和供電質(zhì)量的穩(wěn)定性。所有技術(shù)人員在對(duì)調(diào)速器進(jìn)行檢驗(yàn)的過程當(dāng)中都必須要按照工作記錄的要求進(jìn)行參數(shù)錄入并簽字確認(rèn)，確保在出現(xiàn)設(shè)備故障時(shí)，能夠及時(shí)根據(jù)以往的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行有針對(duì)性的分析和快速定位，對(duì)于明確水電站設(shè)備的運(yùn)維檢修職責(zé)也有一定的促進(jìn)作用，更好地提升了日常工作的規(guī)范程度。

（四）機(jī)械結(jié)構(gòu)緊固

由于水電站內(nèi)的水輪發(fā)電機(jī)和調(diào)速器都是通過長(zhǎng)時(shí)間的轉(zhuǎn)動(dòng)來維持有效的功率輸出，在這個(gè)過程當(dāng)中產(chǎn)生的一些機(jī)械性功率損耗問題屬于系統(tǒng)固有的常見故障，必須要通過定檢維修的方式及時(shí)進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)的緊固和檢查才能夠有效避免。在調(diào)速器內(nèi)的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要為螺絲，其故障類型較為單一，在進(jìn)行操作時(shí)可以采用對(duì)應(yīng)的設(shè)備器材進(jìn)行緊固，也可使用膠水對(duì)其進(jìn)行封堵避免出現(xiàn)零件脫落的現(xiàn)象[6]。在進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)定期檢查工作時(shí)必須要著重關(guān)注靠近調(diào)速器馬達(dá)位置的一些零件，這些螺絲也有可能在一些異常的電磁振蕩等影響之下發(fā)生松動(dòng)問題，對(duì)于調(diào)速器的穩(wěn)定啟停會(huì)產(chǎn)生很大影響，必須要加強(qiáng)關(guān)注并做好檢修記錄工作，特別是對(duì)于一些經(jīng)過更換的螺絲位置要進(jìn)行明確的標(biāo)注。

（五）定檢信息采集

設(shè)備安檢和信息采集工作是一項(xiàng)常態(tài)化的要求，特別是在一些機(jī)組設(shè)置過多的水電站內(nèi)能夠更好地幫助技術(shù)人員留存調(diào)速器的歷史運(yùn)行參數(shù)，在進(jìn)行系統(tǒng)檢修之前也能夠更好的參考這些運(yùn)行信息合理判斷潛在的故障問題，對(duì)于提升系統(tǒng)排障效率和加強(qiáng)運(yùn)行質(zhì)量維護(hù)都具有積極意義。信息收集的過程當(dāng)中也需要關(guān)注對(duì)檢修維護(hù)工作的有效記錄，特別是對(duì)于一些發(fā)生過零件更換、大修的情況要明確各個(gè)零件應(yīng)用的參數(shù)規(guī)格，也便于技術(shù)人員在進(jìn)行檢修工作交接時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)高效的技術(shù)交底和情況掌握。

四、結(jié)束語

在水電站內(nèi)的調(diào)速器運(yùn)行時(shí)，必須要重視對(duì)機(jī)組設(shè)備啟停和實(shí)際負(fù)荷的有效調(diào)控，嚴(yán)格根據(jù)水電站的生產(chǎn)能力進(jìn)行科學(xué)計(jì)算后對(duì)其工作參數(shù)進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，使調(diào)速器的運(yùn)行頻率能夠更好地和其他設(shè)備之間形成匹配，避免出現(xiàn)系統(tǒng)振動(dòng)或跳閘問題。在對(duì)調(diào)速器進(jìn)行排障維修時(shí)還要關(guān)注一些機(jī)械性的問題引發(fā)的設(shè)備故障，定期對(duì)其進(jìn)行緊固和測(cè)試，詳細(xì)地收集水電站內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)并展開分析，利用已有的運(yùn)行數(shù)據(jù)精確判斷調(diào)速器和其他設(shè)備的潛在故障。