水輪機(jī)調(diào)速器抽動(dòng)故障及解決措施

王韌

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2016.27.049

摘 要：水輪調(diào)速器抽動(dòng)故障的解決過(guò)程中，維修人員需要了解抽動(dòng)故障及發(fā)生原因，根據(jù)調(diào)速器的需求，排除抽動(dòng)故障。水輪調(diào)速器的抽動(dòng)故障，影響了運(yùn)行可靠性，解決抽動(dòng)故障后，還需進(jìn)行試運(yùn)行，確保調(diào)速器達(dá)到穩(wěn)定、可控制的狀態(tài)，才能正常應(yīng)用到水輪機(jī)內(nèi)，保障水輪機(jī)運(yùn)行的整體性，進(jìn)而提高水輪機(jī)的運(yùn)行效益。

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)：TM312 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）09（c）-0049-02

水輪機(jī)調(diào)速器抽動(dòng)故障，對(duì)整個(gè)水輪操作的影響較為明顯，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)引起其他故障，而且抽動(dòng)故障具有偶發(fā)性、突發(fā)性的特征，增加了調(diào)速器的運(yùn)行壓力，進(jìn)而為水輪機(jī)的運(yùn)行埋下安全隱患。為了提高水輪機(jī)的性能，深入研究調(diào)速器的抽動(dòng)故障，解決抽動(dòng)故障后，完善調(diào)速器的運(yùn)行環(huán)境，確保水輪機(jī)的運(yùn)行能夠達(dá)到國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)，由此提供穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)的電能。

1 水輪機(jī)調(diào)速器抽動(dòng)故障分析

調(diào)速器在水輪機(jī)運(yùn)行中起到調(diào)節(jié)、控制的作用，決定了水輪機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。水輪機(jī)調(diào)速器的抽動(dòng)故障，基本可以表現(xiàn)在3個(gè)方面，分別是：引導(dǎo)閥、主配壓閥、液壓系統(tǒng)，均以上下抽動(dòng)的方式表現(xiàn)出來(lái)。水輪機(jī)調(diào)速器運(yùn)行期間，受到外界因素以及內(nèi)在性能的干擾，較容易發(fā)生抽動(dòng)故障。調(diào)速器發(fā)生抽動(dòng)故障時(shí)，頻率是3～10 Hz，振動(dòng)幅值是0.5～2.0 mm，一旦出現(xiàn)抽動(dòng)故障，維修人員采用更換或移動(dòng)傳感器的方法，只能短時(shí)間改善調(diào)速器的運(yùn)行，并不能完全解決抽動(dòng)故障，所以無(wú)法在根本上解決調(diào)速器抽動(dòng)故障，還需根據(jù)水輪機(jī)調(diào)速器抽動(dòng)故障的具體原因，落實(shí)相關(guān)的措施。

2 水輪機(jī)調(diào)速器抽動(dòng)故障的原因

以某水電站的混流式水輪機(jī)為例，分析調(diào)速器抽動(dòng)故障的原因。該水輪機(jī)調(diào)速器在運(yùn)行一段時(shí)間后，有明顯的抽動(dòng)現(xiàn)象，根據(jù)該水輪機(jī)調(diào)速器的振動(dòng)現(xiàn)象，分析實(shí)際的原因。該混流式水輪機(jī)為組裝機(jī)，容量4.5 W，調(diào)速器設(shè)置在發(fā)電機(jī)層，距離接力器管路10多米，該水輪機(jī)運(yùn)行幅度很大，但是導(dǎo)葉、接力器之間為拉桿式連接，導(dǎo)葉調(diào)速的過(guò)程中發(fā)生振動(dòng)，導(dǎo)致信號(hào)輸出無(wú)規(guī)律，引起主配壓閥抽動(dòng)，據(jù)維修人員檢查，具體的抽動(dòng)位置是閥芯位置，變化值為0.3%～0.8%。該水輪機(jī)調(diào)速器的主配壓閥抽動(dòng)，還引起了一系列的抽動(dòng)故障，如，受到主配壓閥的抽動(dòng)影響，比例伺服閥控制部分與正常值相比，輸出過(guò)快，進(jìn)而影響到導(dǎo)葉反饋，此時(shí)調(diào)速器的電氣控制系統(tǒng)，已經(jīng)不能控制整個(gè)調(diào)速器的運(yùn)行，引起了抽動(dòng)故障。根據(jù)上述案例可以發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)葉反饋信號(hào)發(fā)生波動(dòng)，直接就會(huì)引起調(diào)速器的抽動(dòng)故障，表明導(dǎo)葉反饋是調(diào)速器抽動(dòng)故障的一大原因。

3 水輪機(jī)調(diào)速器抽動(dòng)故障的解決措施

結(jié)合水輪機(jī)調(diào)速器抽動(dòng)故障和故障發(fā)生的原因，掌握水輪機(jī)調(diào)速器的運(yùn)行狀態(tài)。維修人員在研究調(diào)速器抽動(dòng)故障的過(guò)程中，對(duì)其做了全面的分析，重點(diǎn)控制容易引起抽動(dòng)故障的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，積極改進(jìn)調(diào)速器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，目的是完善水輪機(jī)調(diào)速器的運(yùn)行。維修人員在解決水輪機(jī)調(diào)速器抽動(dòng)故障方面，先要掌握故障的發(fā)生原因，再提出相關(guān)的控制措施，以便提高故障處理的效率，保障水輪機(jī)調(diào)速器的運(yùn)行效率。例舉水輪機(jī)調(diào)速器抽動(dòng)故障的解決措施，具體如下。

3.1 設(shè)置壓緊行程

設(shè)置壓緊行程主要是針對(duì)水輪機(jī)調(diào)速器的主閥結(jié)果，在水輪機(jī)調(diào)速器安裝或調(diào)試時(shí)采取壓緊行程方式。設(shè)置壓緊行程的處理措施，必須在停機(jī)的狀態(tài)下才能完成，以免影響調(diào)速器的整體結(jié)構(gòu)。例如：在水輪機(jī)調(diào)速器設(shè)置壓緊行程時(shí)，設(shè)置主閥伺服控制信號(hào)，維修人員主動(dòng)控制伺服信號(hào)，以此來(lái)平衡信號(hào)波動(dòng)，待運(yùn)行信號(hào)平穩(wěn)后，即可防止主配壓閥的閥芯抽動(dòng)，有利于提升調(diào)速器的運(yùn)行性能。壓緊行程是水輪機(jī)調(diào)速器解決抽動(dòng)的基本方法，也是最簡(jiǎn)單的調(diào)控方法，此類方法僅應(yīng)用在主閥引起的抽動(dòng)故障中，需要由專業(yè)的維修人員進(jìn)行設(shè)置操作，控制信號(hào)的同時(shí)，促進(jìn)信號(hào)波動(dòng)平衡，尤其是信號(hào)波動(dòng)頻率，避免影響調(diào)速器的性能，一方面改善水輪機(jī)調(diào)速器的壓緊行程；另一方面優(yōu)化主閥的運(yùn)行與控制，排除調(diào)速器抽動(dòng)故障的影響。

3.2 修改和優(yōu)化參數(shù)

水輪機(jī)調(diào)速器抽動(dòng)故障分析中，表明了信號(hào)振蕩對(duì)抽動(dòng)的影響，通過(guò)修改并優(yōu)化數(shù)字閥的控制參數(shù)，在數(shù)字閥輸出方面實(shí)現(xiàn)延時(shí)操作，由此可以避免數(shù)字閥的輸出信號(hào)振蕩，防止調(diào)速器振動(dòng)。修改和優(yōu)化參數(shù)，在調(diào)速器振動(dòng)故障控制中，起到預(yù)防的作用，隨著水輪機(jī)調(diào)速器的應(yīng)用與發(fā)展，在數(shù)字閥控制中引入PID算法，增強(qiáng)PID算法，有利于快速實(shí)現(xiàn)數(shù)字閥的參數(shù)優(yōu)化，消除參數(shù)設(shè)置中的偏差。PID算法能夠優(yōu)化數(shù)字閥的參數(shù)，調(diào)節(jié)數(shù)字閥參數(shù)后，促使其接近于調(diào)速器的目標(biāo)參數(shù)。例如：當(dāng)水輪機(jī)調(diào)速器數(shù)字閥的參數(shù)控制不明顯時(shí)，如果沒(méi)有PID算法的參與，數(shù)字閥本身的參數(shù)變化根本起不到任何作用，瞬時(shí)引起調(diào)速器抽動(dòng)，但是PID算法參與下的數(shù)字閥，能夠隨時(shí)調(diào)整參數(shù)設(shè)置，驅(qū)動(dòng)調(diào)速器朝向穩(wěn)定的方向運(yùn)行，進(jìn)而有效預(yù)防抽動(dòng)故障。

3.3 濾波處理

濾波在水輪機(jī)調(diào)速器中引起了抽動(dòng)故障，維修人員對(duì)濾波的處理方式，分為兩種狀態(tài)，分析如：（1）空載狀態(tài)下的濾波處理，此狀態(tài)的濾波處理較為簡(jiǎn)單，維修人員調(diào)整主配壓閥，調(diào)整后可以過(guò)濾掉影響輸出信號(hào)的干擾波，為主配壓閥信號(hào)傳輸提供非干擾的環(huán)境，保障主配壓閥信號(hào)準(zhǔn)確，才能排除干擾源的影響，防止調(diào)速機(jī)抽動(dòng)；（2）運(yùn)行狀態(tài)下的濾波處理，不受增減信號(hào)的干擾，維修人員在濾波處理方面，先將比例伺服閥控制中的信號(hào)做清零處理，再根據(jù)調(diào)速器的抽動(dòng)狀態(tài)，實(shí)行濾波處理，采取非頻率調(diào)節(jié)的方法，直至伺服閥的工作狀態(tài)達(dá)到穩(wěn)定，既可以解決調(diào)速器的抽動(dòng)故障，又可以延長(zhǎng)比例伺服閥的使用壽命，體現(xiàn)了濾波處理的效益和效率。水輪機(jī)調(diào)速器的濾波處理過(guò)程中，以工作實(shí)況為調(diào)節(jié)對(duì)象，以此來(lái)提高調(diào)速器的工作性能，排除干擾信號(hào)的影響，營(yíng)造穩(wěn)定的信號(hào)輸出環(huán)境。

3.4 改變安裝位置

水輪機(jī)調(diào)速器抽動(dòng)故障處理中，改變安裝位置措施主要是針對(duì)導(dǎo)葉反饋提出的，因?yàn)閷?dǎo)葉反饋振幅較大，影響了反饋信號(hào)的正常傳輸，所以為了消除振動(dòng)引起的信號(hào)波動(dòng)，改變導(dǎo)葉反饋的安裝位置，機(jī)械轉(zhuǎn)換裝置改在水輪機(jī)層的位置，防止信號(hào)振動(dòng)造成調(diào)速器抽動(dòng)。除此以外，水輪機(jī)調(diào)速器抽動(dòng)故障的維修人員，深入考慮差動(dòng)變壓器概念，更改了傳感器的設(shè)置，采取移動(dòng)鐵芯的方法，利用位置促進(jìn)主閥閥芯平衡，解決了平衡點(diǎn)磨損的問(wèn)題，即使調(diào)速器處于長(zhǎng)期運(yùn)行的狀態(tài)，也能規(guī)避抽動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)。水輪機(jī)運(yùn)行中，對(duì)調(diào)速器的主配壓閥閥芯提出了要求，閥芯的動(dòng)作行程不能有過(guò)大的殺局，特別是小行程的位置，所以按照水輪機(jī)調(diào)速器的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行狀態(tài)，改進(jìn)主配壓閥閥芯的傳感器設(shè)計(jì)，更改為非接觸的使用方法，精準(zhǔn)地控制閥芯位移，進(jìn)而完善調(diào)速器的運(yùn)行環(huán)境，促使水輪機(jī)調(diào)速器保持高效率的運(yùn)行狀態(tài)，排除了抽動(dòng)故障的影響。

4 結(jié)語(yǔ)

抽動(dòng)故障是水輪機(jī)調(diào)速器運(yùn)行中最常見(jiàn)的，受到系統(tǒng)設(shè)計(jì)、運(yùn)行環(huán)境等因素的影響，無(wú)法保障調(diào)速器處于正常的狀態(tài)。抽動(dòng)故障對(duì)水輪機(jī)調(diào)速器的影響較大，降低了水輪調(diào)速的準(zhǔn)確性，為了保障水輪機(jī)調(diào)速器的安全與穩(wěn)定，應(yīng)該及時(shí)解決抽動(dòng)故障。文章以水輪機(jī)調(diào)速器為研究對(duì)象，分析抽動(dòng)故障及對(duì)應(yīng)的解決措施。

參考文獻(xiàn)

[1] 郭玉琥.水輪機(jī)調(diào)速器設(shè)計(jì)、選型若干問(wèn)題探討[J].水電自動(dòng)化與大壩監(jiān)測(cè)，2015（4）：20-22.

[2] 潘熙和，周國(guó)斌.水輪機(jī)可編程調(diào)速器若干問(wèn)題研究[J].長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào)，2001（1）：55-57，64.

[3] 薛自新.水輪機(jī)調(diào)速器輔助功能若干問(wèn)題的探討[J].陜西水力發(fā)電，2001（2）：45-47.

[4] 陳雙權(quán).水輪機(jī)調(diào)速器若干故障分析及處理[J].技術(shù)與市場(chǎng)，2013（12）：147-148.

[5] 盧毓穎.水輪機(jī)調(diào)速器若干故障的分析和處理[J].水利電力機(jī)械，2003（5）：26-27，58.