淺析水輪機(jī)調(diào)速器常見故障及處理

◇西藏農(nóng)牧學(xué)院水利土木工程學(xué)院 臧真麟 劉志林

水輪機(jī)調(diào)速器在在水電站處理系統(tǒng)中處于核心地位，其運行的穩(wěn)定性對水力發(fā)電機(jī)組的正常運行有著直接影響。本文針對水電站水輪機(jī)調(diào)速器常見的故障原因進(jìn)行分析，并以此為依據(jù)提出合適的處理方案。

1 前言

水力發(fā)電作為水能利用中極為重要的環(huán)節(jié)之一，已經(jīng)成為我國電力行業(yè)的重要工程。水力發(fā)電不僅不會破壞環(huán)境，還可以大量節(jié)省能源。水輪機(jī)調(diào)速器作為水電廠中極為重要的一部分，如果出現(xiàn)任何故障，都會給電廠帶來直接的損失。所以，我們要更加全面的了解水輪機(jī)調(diào)速器的常見故障，研究制定合理的故障解決方法，保障水輪機(jī)能夠平穩(wěn)、高效的正常運轉(zhuǎn)。

2 調(diào)速器導(dǎo)葉故障

2.1 故障原因及分析

如果水輪機(jī)調(diào)速器電器柜在掉電以后重新通電，導(dǎo)葉以及水頭一直處于停止運行的故障狀態(tài)，這時將導(dǎo)葉調(diào)節(jié)至非自動運行狀態(tài)，同時測量電源模塊的輸出電壓并發(fā)現(xiàn)電壓異常，此時調(diào)速器的導(dǎo)葉發(fā)生故障。發(fā)生此故障的原因有兩方面：一方面可能是因為導(dǎo)葉反饋的電流信號低于或者超出電流信號范圍（4mA～24mA），此時認(rèn)定為故障。導(dǎo)致此類型故障產(chǎn)生的因素分為越低限和越高限兩種：越低限的產(chǎn)生一般是由于信號線脫線或者導(dǎo)葉關(guān)閉所導(dǎo)致；大電流信號導(dǎo)致的大幅度波動可能會導(dǎo)致越高限。另一方面可能是因為導(dǎo)葉反饋回路斷落或者發(fā)生故障的原因，此故障可能是由于某個元件中的反饋線路斷開或者元件整體發(fā)生損壞[1]，導(dǎo)致反饋回路中斷或者接地，使得故障燈亮起，反饋信號出現(xiàn)異常。

2.2 故障處理方法

針對于越限現(xiàn)象的處理方法為：對施用于反饋回路的導(dǎo)葉反饋線做預(yù)先處理工作，做好信號屏蔽處理，保證信號能夠穩(wěn)定的輸送；其次，結(jié)合實際情況，采用過濾處理等方式，辨別越限故障信號，減少干擾信號的接收量，讓水輪機(jī)調(diào)速器在接收到瞬間故障信號時不會立即將操作系統(tǒng)改為非自動調(diào)節(jié)狀態(tài)。針對于導(dǎo)葉反饋回路問題的解決辦法為：首先要通過逐步甩線的方式確定故障點的范圍，然后通過測量接地確定故障點，最后為對故障點接線進(jìn)行包扎處理解決問題。

3 工作電源電壓故障

3.1 故障原因及分析

水電站水輪機(jī)調(diào)速器在運行時，交流電源和直流電源會采取直連方式與其電源板裝置連接，但是在實際運行中，一部分設(shè)備并不能夠正常運行，其電源板裝置的輸出電壓與正常運行情況下的輸出電壓有較大偏差，此種情況即為工作電源電壓故障。具體分析兩種電源的接入過程后得知，導(dǎo)致此故障的基本原因具體展現(xiàn)在兩個方面：直流、交流電源在接入過程中操作不當(dāng)；水輪機(jī)調(diào)速器電路電源板裝置本身質(zhì)量不能得到保證。

3.2 故障處理方法

針對水輪機(jī)調(diào)速器工作電源電壓故障問題，需要在將調(diào)速器處理系統(tǒng)引入工作電源前，結(jié)合水輪機(jī)調(diào)速器的真實運行情況，對交流、直流線路進(jìn)行全面的檢測，查看水輪機(jī)調(diào)速器與電流線路的連接和運行是夠正常，確保線路連接的正確性，電壓等級處于合理范疇內(nèi)。

若調(diào)速器的電流線路連接正確，但是電壓等級超出合理區(qū)間范圍，則需要進(jìn)一步檢測水輪機(jī)調(diào)速器的運行情況，檢查電路電源板裝置是否存在元件損壞、斷線等問題，如果發(fā)現(xiàn)上述問題或者其他技術(shù)性問題，應(yīng)該按照相關(guān)的解決辦法及時處理，確保水輪機(jī)調(diào)速器在工作時獲得在合理范圍內(nèi)的穩(wěn)定電壓。

4 調(diào)速器運行故障

4.1 故障原因及分析

水輪機(jī)調(diào)速器在自動運行時會出現(xiàn)導(dǎo)葉頻繁發(fā)生大幅度調(diào)節(jié)問題，嚴(yán)重者甚至?xí)?dǎo)致水輪機(jī)調(diào)速器停電，影響水電站的正常運行處理系統(tǒng)，可能導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。相比于自動運行狀態(tài)，水輪機(jī)調(diào)速器在處于手動運行狀態(tài)時，可以高效率的穩(wěn)定運行。經(jīng)過分析得出，導(dǎo)致這種在不同的控制狀態(tài)下，調(diào)速器運行情況大不相同的原因在于機(jī)組的異常波動和接力器的反常動作。兩方面的的原因會導(dǎo)致這種情況的出現(xiàn)：機(jī)械液壓問題和電氣問題[2]。機(jī)械液壓問題會導(dǎo)致在運行過程中槳葉和導(dǎo)葉接力器的內(nèi)部的會出現(xiàn)嚴(yán)重的竄油現(xiàn)象，致使導(dǎo)葉和槳葉在運行過程中大量漏油；同時，機(jī)械液壓問題也會導(dǎo)致導(dǎo)葉和槳葉的控制出現(xiàn)問題，或者導(dǎo)致調(diào)速直線位移轉(zhuǎn)換器卡澀等故障的發(fā)生。電氣問題通常出現(xiàn)在三個方面：在運行中，導(dǎo)葉和槳葉的測量元件發(fā)生故障；在操作過程中，導(dǎo)葉或槳葉的機(jī)械控制元件運行異常；電網(wǎng)發(fā)生大幅度頻率波動時，調(diào)速器的頻率調(diào)節(jié)模式使得發(fā)電機(jī)組調(diào)節(jié)頻繁。

4.2 故障處理方法

當(dāng)水輪機(jī)調(diào)速器發(fā)生異常波動時，首先要判斷出水調(diào)速器的故障類型，記錄故障周圍存在的直觀問題，注意觀察是否存在異?，F(xiàn)象，例如調(diào)速直線位移轉(zhuǎn)換器是否卡澀、導(dǎo)葉主配閥是否卡阻等；其次要檢查測頻模塊和輸入輸出板件運行情況是否正常，避免其他故障的出現(xiàn)。檢測過程中如果發(fā)現(xiàn)元件故障問題或者出現(xiàn)調(diào)速器偏移等現(xiàn)象時要及時按照相應(yīng)解決方案處理，保證水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組的安全運行。

5 發(fā)電機(jī)組跳閘

5.1 故障原因及分析

發(fā)電機(jī)組和水輪機(jī)調(diào)速器在運行時運行負(fù)荷過大，調(diào)速器會將導(dǎo)葉開度的限制值增加到最大值。這時，如果調(diào)速器的導(dǎo)葉開度處于穩(wěn)定狀況，電流量將會驟然增加，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組跳閘。

5.2 故障處理方法

當(dāng)機(jī)組負(fù)荷超出限制值時，在一定范圍之內(nèi)，將額定值加大，可以將電流量穩(wěn)定下來，避免發(fā)電機(jī)組跳閘，造成不必要的損失。在穩(wěn)定下來后，需要根據(jù)實際工作狀況更改調(diào)試器。

6 結(jié)語

綜上所述，如果水輪機(jī)調(diào)速器發(fā)生故障會嚴(yán)重影響水輪機(jī)組的運行，為保證水輪機(jī)組的正常運行，調(diào)速器應(yīng)該保持在最佳運行狀態(tài)。應(yīng)結(jié)合調(diào)速器的實際運行工況，針對不同的運行故障找出相應(yīng)的誘因。在調(diào)速器的實際運行中，由于客觀原因會導(dǎo)致其故障率偏高，相關(guān)維護(hù)人員應(yīng)做好維護(hù)工作，發(fā)現(xiàn)故障及時采取相關(guān)解決方案進(jìn)行維修，避免發(fā)生事故導(dǎo)致不必要的損失。