水輪機(jī)調(diào)速器抽動(dòng)故障及改進(jìn)方法

葛鋼 楊進(jìn)

摘 要：水輪發(fā)電機(jī)是水電站的發(fā)電設(shè)備，是發(fā)電廠創(chuàng)造良好效益的關(guān)鍵。在水輪發(fā)電機(jī)組中，調(diào)速系統(tǒng)正常與否，影響著整個(gè)機(jī)組的正常運(yùn)行。在解決水輪機(jī)調(diào)速器問題的過程中，維修人員需要了解水輪機(jī)的故障及原因，并根據(jù)調(diào)速器的要求，排除水輪機(jī)故障。水輪機(jī)調(diào)速器抽動(dòng)故障，影響運(yùn)行的可靠性，解決故障后，需要達(dá)到試運(yùn)營的需要，確保其穩(wěn)定并且可控，才可以應(yīng)用于水輪機(jī)中，保障水輪機(jī)運(yùn)行正常的完整性，并提高了水輪機(jī)的運(yùn)行效率。因此，必須重視對(duì)水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)故障的分析，并采取必要的措施來保證水電站的安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

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

0 引言

水輪機(jī)調(diào)速器抽動(dòng)對(duì)汽輪機(jī)故障的影響較為突出，故障情況嚴(yán)重時(shí)，還會(huì)導(dǎo)致其他部件故障。并且故障存在偶然性、突發(fā)性，使得水輪機(jī)調(diào)速器工作壓力增大，進(jìn)而造成安全故障問題。所以，為了更好的保證水輪機(jī)運(yùn)行正常，本文對(duì)水輪機(jī)調(diào)速器等進(jìn)行深入研究，解決故障問題，改善機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)，可以更加穩(wěn)定的提供動(dòng)力。

1 水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)簡介

一種將水的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置成為水輪發(fā)電機(jī)。水輪機(jī)運(yùn)行中最重要的環(huán)節(jié)之一就是水輪機(jī)的調(diào)節(jié)。調(diào)速器可調(diào)節(jié)機(jī)組轉(zhuǎn)速，使機(jī)組能在電網(wǎng)的頻率質(zhì)量要求下運(yùn)行，并保持功率與負(fù)載功率之間的平衡。調(diào)速器是水輪發(fā)電機(jī)組的關(guān)鍵自動(dòng)控制設(shè)備之一，負(fù)責(zé)啟動(dòng)、連接、停止、增加和減少負(fù)載、調(diào)相和調(diào)頻、緊急停機(jī)、分段關(guān)閉等任務(wù)。

2 水輪機(jī)調(diào)速器抽動(dòng)故障分析

調(diào)速器在對(duì)汽輪機(jī)的運(yùn)行調(diào)節(jié)和控制起著重要的作用。水輪機(jī)調(diào)速器抽動(dòng)失效，基本表現(xiàn)在3個(gè)方面，即：先導(dǎo)閥、主配氣閥、液壓系統(tǒng)、以上下抽動(dòng)方式表現(xiàn)。水輪機(jī)調(diào)速器在運(yùn)行過程中容易受到外界因素和內(nèi)部性能的干擾。故障發(fā)生時(shí)，調(diào)速器抽動(dòng)頻率3～10Hz，振幅0.520mm，一旦抽動(dòng)故障，維修人員或更換移動(dòng)傳感器，只在很短的時(shí)間，提高速度，并不能完全解決抽動(dòng)故障，所以它不能從根本上解決調(diào)速器抽動(dòng)故障，還需要在具體水輪機(jī)調(diào)速器故障原因的基礎(chǔ)上，采取相關(guān)維修措施。

3 水輪機(jī)調(diào)速器抽動(dòng)故障的原因

具體分析某水電站水輪機(jī)的故障原因，發(fā)現(xiàn)在水輪機(jī)運(yùn)行過程中，一段時(shí)間后，會(huì)出現(xiàn)明顯的上下抽動(dòng)故障現(xiàn)象。針對(duì)此情況，分析其故障產(chǎn)生原因。混流式水輪機(jī)的發(fā)電機(jī)組容量在4.5W，調(diào)速器與繼電器線管道距離超出十米時(shí)，機(jī)組運(yùn)行幅度較大，會(huì)使得導(dǎo)葉與繼電保護(hù)裝置的連接桿出現(xiàn)振動(dòng)，造成信號(hào)輸出故障，不規(guī)律，進(jìn)而造成主壓力閥故障。維修人員在進(jìn)行具體故障原因檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)主要故障位置在于閥芯位置產(chǎn)生了，0.3%～0.8%的變化值。在主壓力閥故障的影響下，水輪機(jī)調(diào)速器閥也出現(xiàn)故障，輸出值太大影響導(dǎo)葉的反饋情況，對(duì)于電氣控制系統(tǒng)的調(diào)速造成了因?yàn)闊o法運(yùn)行產(chǎn)生的抽動(dòng)故障。基于此可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)導(dǎo)葉的反饋信號(hào)故障時(shí)，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)調(diào)速器抽動(dòng)故障。

4 水輪機(jī)調(diào)速器抽動(dòng)故障的解決措施

根據(jù)水輪機(jī)調(diào)速器發(fā)生故障的原因，可以有效分析出水輪機(jī)調(diào)速器的運(yùn)行情況，相關(guān)維修人員在針對(duì)水輪機(jī)抽動(dòng)過程中的故障進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，綜合了解到引起抽動(dòng)故障的系統(tǒng)方面原因以及運(yùn)行環(huán)境對(duì)水輪起的影響，并且加以控制解決，才能更好的保證水輪機(jī)調(diào)速器的安全運(yùn)行。為了解決水輪機(jī)調(diào)速器故障的問題，維修人員首先要針對(duì)故障原因進(jìn)行分析，找到故障源頭之后對(duì)癥下藥，采取相應(yīng)的解決措施，針對(duì)故障問題進(jìn)行維修，提高故障問題處理效率，使得水輪機(jī)能夠正常運(yùn)行。針對(duì)具體可能產(chǎn)生的故障問題進(jìn)行分析并且提出起相應(yīng)的解決方案，具體介紹如下：

4.1 機(jī)組開機(jī)后，轉(zhuǎn)速達(dá)不到額定值

轉(zhuǎn)都達(dá)不到額定值而產(chǎn)生故障現(xiàn)象時(shí)比較普遍的故障情況。當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，應(yīng)從兩個(gè)角度考慮。水頭監(jiān)測不準(zhǔn)確的原因。當(dāng)水頭監(jiān)測值高于實(shí)際水頭值時(shí)，會(huì)使機(jī)組空載開度小于實(shí)際值，造成小于額定轉(zhuǎn)速。如果問題的原因是這樣的，它可以通過調(diào)整水頭監(jiān)測值來解決。進(jìn)水口攔污柵阻塞的原因。如果進(jìn)水口攔污柵堵塞嚴(yán)重，會(huì)使汽輪機(jī)頭的實(shí)際工作水頭低于所要求的水頭，也會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)空載開度小于實(shí)際值，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)速小于額定值。如果問題的原因在于此，可以采取短時(shí)間增加空載開法來解決。但如果要從根本上解決這個(gè)問題，還是要清除堵塞。

4.2 水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)主接力器抽動(dòng)問題

此種情況比較容易發(fā)生的故障現(xiàn)象是：在機(jī)組處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，導(dǎo)葉快速往復(fù)運(yùn)動(dòng)。這種位移一般伴有大振幅、高頻率的快顫。水輪機(jī)調(diào)速器抽動(dòng)會(huì)影響調(diào)速器的正常調(diào)節(jié)，從而導(dǎo)致調(diào)速器系統(tǒng)油溫升高，加速液壓油的劣化和液壓密封的老化和失效。當(dāng)主繼電器抖動(dòng)時(shí)，可采取下列措施：（1）控制閥的閥芯在偏關(guān)側(cè)或偏開側(cè)。此時(shí)，線圈的一側(cè)或關(guān)閉回路控制電壓，而繼電器只能轉(zhuǎn)向斷電或開機(jī)的方向。這樣的故障在清洗或更換相關(guān)控制閥時(shí)可以恢復(fù)正常。（2）隨系統(tǒng)死區(qū)補(bǔ)償過大，調(diào)整值變化，使繼電器出現(xiàn)過多調(diào)整，造成抽動(dòng)現(xiàn)象。這樣的故障在復(fù)位死區(qū)補(bǔ)償值可以恢復(fù)到正常。（3）引導(dǎo)閥位置偏差。處理這種故障的方法是：將調(diào)速器系統(tǒng)切割為“電手動(dòng)”操作方式，位移方向指示器監(jiān)視主繼電器，根據(jù)位移方向調(diào)節(jié)閥門到位和固定導(dǎo)軌。維修后的主繼電器必須能保持與任一導(dǎo)葉開度，而不會(huì)出現(xiàn)位移現(xiàn)象。

4.3 壓油泵頻繁啟動(dòng)問題

調(diào)速器油泵啟動(dòng)頻繁問題，不僅浪費(fèi)了電站的能耗，而且縮短了液壓設(shè)備的使用壽命。如果發(fā)生頻繁啟動(dòng)油泵的問題，可能有以下原因：（1）調(diào)速器壓力油泵效率過低。（2）調(diào)速器壓力泵組合閥的安全閥異常，造成泵出口壓力油壓力達(dá)不到設(shè)定值時(shí)，安全閥將油排至集油槽。（3）調(diào)速器油泵出口壓力閥關(guān)閉不嚴(yán)或壓力油箱閥因異常不關(guān)閉。（4）調(diào)速系統(tǒng)的油設(shè)備，包括主繼電器、導(dǎo)葉鎖錠、帶伺服系統(tǒng)的葉輪葉片、竄油系統(tǒng)等異常。考慮到所有可能的原因，有必要對(duì)水輪發(fā)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行檢查和調(diào)整。（5）觀察油泵機(jī)油壓力情況。檢查清洗油泵入口濾網(wǎng)；如果是油泵本身的原因，則應(yīng)進(jìn)行檢修或更換整個(gè)。（6）重新調(diào)整安全閥組合閥的設(shè)置。（7）檢查調(diào)速器壓力油泵出口閥，壓力油箱排水閥關(guān)閉嚴(yán)密。如果關(guān)閉不嚴(yán)，要及時(shí)更換閥門。（8）檢查調(diào)速系統(tǒng)的油液設(shè)備，避免發(fā)生竄油現(xiàn)象。如果上述措施還沒有解決調(diào)速器油泵頻繁啟動(dòng)的問題，可以考慮調(diào)速器導(dǎo)葉和葉片是否有主配調(diào)節(jié)頻繁的問題。如果有問題，可以調(diào)整主配、清洗和更換閥套。當(dāng)然，不排除水泵啟動(dòng)頻繁的電氣因素的問題，此時(shí)有必要檢查油泵設(shè)定值是否有存在跳變，檢查電路，位移傳感電路調(diào)頻檢查是否有問題等情況。

除了上述問題外，還有一些比較簡單但常見的故障：

（1）中控上位機(jī)“調(diào)速器機(jī)械柜壓差故障”。此時(shí)將調(diào)速器機(jī)柜過濾器清洗或更換可消除故障。

（2）導(dǎo)葉或葉片定位故障。檢查調(diào)速器系統(tǒng)控制閥、回油閥和主供油閥是否全開，管道是否漏氣。在調(diào)速系統(tǒng)無異常閥門和管道的基礎(chǔ)上，解決了電磁閥存在的問題和位移傳感器的異常，使導(dǎo)葉或葉片能夠正確定位。

5 水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)日常運(yùn)行維護(hù)建議

水輪發(fā)電機(jī)調(diào)速器在水電站中占有重要地位。為了避免調(diào)速器的頻繁故障，必須重視調(diào)速器的檢查和維護(hù)。

5.1 調(diào)速器運(yùn)行的技術(shù)要求

調(diào)速器應(yīng)保證機(jī)組在各種工況和工況下的穩(wěn)定性。當(dāng)手動(dòng)負(fù)載機(jī)組轉(zhuǎn)速擺動(dòng)時(shí)，單位擺動(dòng)速度的相對(duì)值應(yīng)在正常值之間：大型調(diào)速器小于等于±0.2%，中型小于等于±0.3%，小型小于等于±0.4%。

5.2 水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)運(yùn)行的日常維護(hù)

在日常使用過程中應(yīng)注意對(duì)調(diào)速器，定時(shí)保養(yǎng)，具體內(nèi)容包括：做好環(huán)境保護(hù)工作，避免灰塵進(jìn)入調(diào)速器；防水工作好，避免水分的腐蝕速度，降低調(diào)速器壽命；引導(dǎo)閥的活塞日常監(jiān)控和管理，以此來保證活塞的運(yùn)動(dòng)靈活；檢查反饋裝置，確定反饋裝置和傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的正常運(yùn)行；及時(shí)更換調(diào)速器油，確保至少兩個(gè)月更換一次，同時(shí)做好每周清洗過濾器；定期檢查機(jī)組電氣部分，防止電磁閥故障。

6 結(jié)語

水輪起調(diào)速器故障現(xiàn)行最為明顯的就是抽動(dòng)故障，其主要受到運(yùn)行環(huán)境以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)等方面的影響。一旦出現(xiàn)抽動(dòng)故障，對(duì)整個(gè)調(diào)速器都會(huì)產(chǎn)生很大的影響，會(huì)造成其調(diào)速準(zhǔn)確性降低，影響整個(gè)汽輪機(jī)的使用。因?yàn)?，在水輪機(jī)運(yùn)行中，必須解決抽動(dòng)故障問題，以使水輪機(jī)能夠安全穩(wěn)定的運(yùn)行。本文中，針對(duì)抽動(dòng)故障原因具體分析，并提出了相應(yīng)的解決措施。

參考文獻(xiàn)

[1]黎麗.關(guān)于水輪機(jī)調(diào)速器系統(tǒng)的應(yīng)用與故障維修[J].黑龍江科技信息，2016，（23）：125.

[2]徐洪聰.小議水電站水輪機(jī)調(diào)速器常見故障原因分析及處理方案[J].科技風(fēng)，2014，（16）：28.

[3]楊世海.水電站水輪機(jī)調(diào)速器調(diào)試與維護(hù)的研究探討[J].科技視界，2016，（7）：273.

[4]吳光凱.水輪機(jī)調(diào)速器若干問題分析[J].科技視界，2016，（15）：116.

[5]黃樹深.淺議水電站水輪機(jī)調(diào)速器故障原因分析與處理方案[J].通訊世界，2015，（7）：159-160.

（作者單位：四川福堂水電有限公司）