淺析水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的故障診斷與處理方法

于雷

摘 要：最近幾年，由于科技高速發(fā)展，水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備得到了明顯的發(fā)展，不過也面對(duì)著一些不利情況，這就需要我們?cè)趯?shí)際工作中認(rèn)真處理。文章具體的分析了當(dāng)前系統(tǒng)問題診斷和應(yīng)對(duì)措施。

關(guān)鍵詞：水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)；故障診斷；處理方法

對(duì)于水輪機(jī)來講，它的調(diào)節(jié)系統(tǒng)在工作的時(shí)候是結(jié)合設(shè)備的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率的改變，改變?cè)O(shè)備的過流量，以此來調(diào)節(jié)設(shè)備的功率。這個(gè)系統(tǒng)有兩個(gè)大的組成部分，分別是調(diào)速系統(tǒng)以及調(diào)節(jié)對(duì)象。其中調(diào)速系統(tǒng)包括調(diào)速器電氣部分、電液隨動(dòng)部分以及油壓系統(tǒng)，調(diào)節(jié)對(duì)象包括水輪機(jī)及其有壓過水系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)及電網(wǎng)。水輪發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行調(diào)節(jié)、工況轉(zhuǎn)換和操作，都是在具有相應(yīng)功能的水輪機(jī)調(diào)速器控制下實(shí)現(xiàn)的。如當(dāng)用戶負(fù)荷變化時(shí)，水輪機(jī)調(diào)速器則按一定的調(diào)節(jié)規(guī)律控制導(dǎo)水機(jī)構(gòu)改變進(jìn)入水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的流量，以恢復(fù)機(jī)組的力矩平衡和轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，形成無差或有差調(diào)節(jié)特性。

1 穩(wěn)定性指標(biāo)

針對(duì)調(diào)速器來講，當(dāng)前面對(duì)的非常關(guān)鍵的一個(gè)問題就是它的穩(wěn)定性。問題的發(fā)生存在一定的幾率，合乎幾率的存在規(guī)律。在穩(wěn)定性理論中有特定的指標(biāo)。不過在具體的項(xiàng)目中最有意義的指標(biāo)有兩個(gè)，接下來分別闡述。

1.1 平均故障間隔時(shí)間MIBE

它是故障發(fā)生間隔時(shí)間的數(shù)學(xué)期望值，有時(shí)也采用平均首次無故障時(shí)間MTIFF。

1.2 平均可利用

該指標(biāo)非常的便于考核，尤其適合用到合約的制訂工作中。該項(xiàng)指標(biāo)涵蓋兩點(diǎn)內(nèi)容，分別是故障分析和處理，接下來具體的闡述。

2 故障診斷技術(shù)

2.1 故障診斷分類

通常來說，該項(xiàng)診斷有兩個(gè)大的類型。首先是自診斷。我們將那些具有核心處理器的單元對(duì)其所管轄區(qū)域開展的診斷叫做自診斷。它又分成兩類。一是離線模式。當(dāng)調(diào)速設(shè)備關(guān)閉電源之后，要對(duì)軟硬件進(jìn)行詳細(xì)的檢測(cè)分析。在得知設(shè)備完好之后，才可以運(yùn)作。假如發(fā)現(xiàn)了問題的話，就會(huì)顯示問題的類型和問題出現(xiàn)的區(qū)域，此舉能夠縮減維修用時(shí)。因?yàn)檫@個(gè)方法是在設(shè)備運(yùn)行之前使用的，因此在時(shí)間上非常充裕，可以診斷很多內(nèi)容。其次是實(shí)時(shí)模式。在這個(gè)環(huán)節(jié)中，為提升穩(wěn)定性，就要全方位的分析軟硬件問題。不過，因?yàn)榭刂茣r(shí)間是有規(guī)定的，因此用到問題診斷方面的時(shí)間就相對(duì)要少一些，所以只能使用分時(shí)循環(huán)的方法，也就是說在單獨(dú)的控制周期中，只診斷單一的項(xiàng)目，間隔一定的周期之后對(duì)要求的項(xiàng)目進(jìn)行全方位的診斷。第二、互診斷。在多CPU系統(tǒng)中，各CPU還可借助通信所獲得的信息相互進(jìn)行診斷。這個(gè)特點(diǎn)非常明顯。在這個(gè)步驟中，要認(rèn)真的處理好存在的爭(zhēng)議。目前我們國家生產(chǎn)的設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)上面講到的這幾種診斷工作。

2.2 故障診斷內(nèi)容

第一、RAM的論斷。RAM的故障主要有：某一位恒接地；某一位恒接高電位；一個(gè)字節(jié)相鄰位之間相互短路；相鄰字節(jié)的相鄰位之間相互短路。可用寫讀十六進(jìn)制碼AAAAH與5555H的方法進(jìn)行校驗(yàn)。第二、ROM的診斷。ROM區(qū)是存放程序和數(shù)據(jù)庫的場(chǎng)所，一旦它的內(nèi)容發(fā)生了變化，相關(guān)的數(shù)據(jù)不但會(huì)出現(xiàn)誤差，還會(huì)導(dǎo)致程序混亂，其后果很惡劣。目前的檢錯(cuò)措施非常多，最常用到的是分區(qū)累加ROM的內(nèi)容。假如和之前的結(jié)果保持一致的話，那么就斷定其是正確的。相反的就會(huì)認(rèn)為有問題。第三、CPU的診斷。具體來講該項(xiàng)工作先是設(shè)計(jì)診斷程序，然后把所有的操作和內(nèi)容組合到一起。在特定的輸入背景之下，只會(huì)得到一個(gè)結(jié)果。在具體診斷的時(shí)候，按照這個(gè)程序開展，假如得到的結(jié)果和我們預(yù)期的一樣的話，就判定為正常的。假如不一樣的話就判定存在問題。第四、軟件的診斷。對(duì)于軟件來講，它的穩(wěn)定性有兩方面的含義。首先是本身就有的問題，此類問題需要在調(diào)試的時(shí)候處理。其次是使用時(shí)期形成的問題。第五、測(cè)頻、輸入/輸出接口等硬件部分診斷。第六、液壓隨動(dòng)系統(tǒng)診斷。第七、電源的診斷。第八、故障性質(zhì)的診斷。之所以開展該項(xiàng)診斷工作，其目的是為了按照不一樣的問題類型使用不一樣的處理措施。按照問題的嚴(yán)重程度來看，可以劃分為致命和非致命兩種。當(dāng)出現(xiàn)了前者的話，設(shè)備需要雙機(jī)切換。對(duì)于后者，只需報(bào)警就行了。通過分析問題生成的時(shí)間，可以分成常在的以及短時(shí)間的兩種故障，對(duì)于常存的問題只有人為的處理才會(huì)消除，而對(duì)于短時(shí)間的問題多是因?yàn)樵O(shè)備干擾而導(dǎo)致的，在短時(shí)間內(nèi)就會(huì)消除。

3 故障處理技術(shù)

雖說診斷技術(shù)明確了問題的所在，但是我們不能局限于得知問題，還要結(jié)合特點(diǎn)對(duì)其詳細(xì)處理。只有這樣才能夠提升穩(wěn)定性。常用的處理措施有如下幾點(diǎn)。

3.1 容錯(cuò)技術(shù)

容錯(cuò)技術(shù)中屬冗余技術(shù)使用幾率最高。上文提到的很多內(nèi)容都屬于其范疇。該技術(shù)被大量的應(yīng)用到系統(tǒng)的處理工作中。

3.2 避錯(cuò)技術(shù)

這個(gè)技術(shù)存在的意義是，當(dāng)有問題出現(xiàn)的時(shí)候，避免其形成影響。它是一種使用頻率非常高的方法，涵蓋兩個(gè)環(huán)節(jié)。第一，分析測(cè)量內(nèi)容是不是正確的，或者是分析步驟的開展是不是正常的。其次，假如不正確的話，就要棄用錯(cuò)誤的內(nèi)容，按照規(guī)定選取正確的數(shù)值，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)避錯(cuò)的意義。在實(shí)際工作中要結(jié)合具體的情形使用不一樣的方法。（1）增量鑒別法，許多物理量的增量是有界的。（2）全量鑒別法，通常來說物理量都存在其上下界。假如在運(yùn)算的時(shí)候存在越界數(shù)的話，很明顯是不正確的。（3）函數(shù)鑒別法，通常來講，所有的函數(shù)都有界限。（4）程序流鑒別法，當(dāng)程序被干擾的時(shí)候，會(huì)出現(xiàn)兩種錯(cuò)誤，分別是飛跳和死環(huán)。

3.3 糾錯(cuò)技術(shù)

糾錯(cuò)技術(shù)范圍很廣，這里只介紹一種方法。修改或整定參數(shù)是微機(jī)調(diào)速器中經(jīng)常要遇到的。在輸入?yún)?shù)時(shí)，要防止的錯(cuò)誤有兩種，一是輸入了錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，二是誤將過渡數(shù)據(jù)作為最終結(jié)果。為此，可設(shè)置一個(gè)緩沖區(qū)和一個(gè)有效鍵。實(shí)施步驟如下。第一步，輸人數(shù)據(jù)暫存在緩沖區(qū)。第二步，按有效鍵，此時(shí)檢查所輸入的數(shù)據(jù)是否在正常范圍內(nèi)。若是，則將緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)傳送至相應(yīng)的地址；否則，不接受新數(shù)據(jù)，而保留原有值，或取常用值。

3.4 結(jié)構(gòu)重組和參數(shù)重配技術(shù)

結(jié)構(gòu)重組技術(shù)是指在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，通過對(duì)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的重新構(gòu)筑和對(duì)其參數(shù)的重新配置，達(dá)到確保安全、故障弱化的目的。參數(shù)重配則往往不改變控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，而只對(duì)參數(shù)進(jìn)行重新配置。上述方法如果運(yùn)用得巧妙，不但可確?？煽啃裕踔量梢允瓜到y(tǒng)保持故障前的性能。自然，針對(duì)不同的故障，需要采取不同的結(jié)構(gòu)重組和參數(shù)重配技術(shù)。處理該故障最簡單的辦法是：使接力器保持原位不動(dòng)。這是目前最通用的方法，且不難實(shí)現(xiàn)。但是，這種方法的致命缺點(diǎn)是：它完全喪失了調(diào)節(jié)能力。如果此時(shí)甩負(fù)荷，將使機(jī)組轉(zhuǎn)速急劇升高，產(chǎn)生飛逸，因而，如采用這種方法，必須附有防飛逸措施。

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