水轮发电机组调速机常见故障分析及处理

王翼飞

摘 要：随着我国经济的快速发展，各行各业对于能源的需求量与日俱增，电能作为我国主要应用的能源之一，它的需求量自然是排在首位。在我国，发电的方式有很多种，例如风力发电，核电站，火力发电等等，但是应用最为广泛的发电方式还是水力发电，这是因为其操作方法和发电形式更适应我国的国情，既充分利用了能源，又环保，影响力广泛，文章将针对调速机工作时经常出现的问题进行归纳总结，以求提出更加合理的解决方案。

关键词：抽动故障；控制系统；原因分析；故障排除

前言

水轮发电机是水电站发电的主要设备，其中，对于通过发电机的水流速度的调节要依靠调速机来实现，调速机是发电机的一项能量调整装置，它能根据情况手动或自动调整电量的增减，保证发电机正常运转。在实际操作过程中，调速器发生故障问题是在所难免的，我们要及时发现故障问题，及时分析并排除故障，尽可能减少因为调速器故障所带来的经济损失。

1 抽动故障实例

某水电站的水轮发电机组是采用比例数字阀式水轮机调速器作为调节转速的主要动力，为了能够提高发电机组的运行效率，我们对发电机组的 5 号机进行了调速器改造。但在改造后投入使用时，却发现该机器的主配压阀抽动现象较为严重，严重影响了机组的发电性能。在维修检查中，我们试着将其主配放大系数较小后，发现抽动现象不再发生。但经过一个多月的运行之后，该机组又开始出现抽动现象，并且有功波动更加频繁，在进行相关参数调节后发现，有功为 114MW 时，波动依然较为频繁，直到有功调节为 108MW 时，波动现象才稍有缓解。为此我们判定导致其出现抽动的原因可能是主配压阀的反馈位移传感器有问题，因而将其进行了更换。但好景不长，仅仅过了一周，发电机组再次出现抽动故障，为了能够彻底解决这一故障问题，对该发电机组进行了仔细全面的检查分析，以期找出引起调速器故障的根本原因。

2 抽动故障现象

该发电机的调速器经过一定时间的运转，就会出现阀门之间在一定幅度值和频率范围内发生抽动现象，部件发生位置的偏移，如果通过人为方式将阀门重新移位回到原始中心轴，或者重新校准阀门间的位置，机器不再继续抽动现象，恢复正常运转状态，但易断时间之后，此现象又如此往复出现。

3 故障起因的逐一剖析

调速器发生抽动故障的原因有多种，包括设备控制系统自身故障和设备部件故障。其中控制系统故障又可以分为中心控制程序问题，对电机工作频率和导叶位置的输入信息反馈出现问题，输出系统出现问题。针对此种问题，首先，要判定故障位置，要对导叶的运作状态进行观察和分析，看是否在规定范围值内运行，如果导叶运行速度与调速机抽动速率相一致，则初步判定为导叶故障。如果导叶运转没有发生异常，则继续进行对其他部件故障的排除作业，直到找出故障部件。其次，要对是否有外部电磁干扰信号进行检测，可通过观测仪器进行中心控制系统的观察，观测其运转状态是否处于正常状态，包括输入输出的波形和频率。最后，进行设备内部震动因素的检测，确定其震动是否在可接受范围之内，如果相关部件位置没有发生偏移，则可以排除震动因素干扰；另外，还要检测部件之间的接触是否良好或者是否有磨损现象发生，这也有可能造成抽动现象的方发生。如果故障不是由于控制系统造成的，就要对设备部件的进行逐一检查。可以看各部件之间是否有油路堵塞现象，如果存在此现象，要及时进行管道疏通；还要检查是否有部件的严重磨损或者拉伸变形，及时更换合格的零部件；检查部件和线路之间是否存在接触不良的现象，如有部件松动或脱落现象要采取有效措施加以固定和连接，必要时进行部件的更换。

4 采取有效的方法进行故障排除

4.1 部件自身问题的分析

4.1.1 更换主配小反馈

采用大流量比例阀内部的反馈耐压型位移传感器，该位移传感器是根据差动变压器的原理工作的，套在线圈中的铁心在耐压管内移动，耐压管可以承受最大到 31.5MPa 的压力，能适应对压力介质中的某一段进行位移测量，测量过程是无接触和无磨损的，分辨率高且不受限制。放大器集成在阀体内，并根据相应的行程进行调节。传感器由 DC12V 电源供电，并产生 0～DC10V电压作为输出信号。

4.1.2 导叶反馈传感器安装在振动相对较小位置

通过机械变换装置将导叶反馈传感器安装在水车室外，此处不会因水轮发电机组的振动而影响导叶反馈信号，避免了振动干扰。

4.1.3 消除电磁干扰

检查并妥善处理调速器的电器柜壳体接地；外部直流继电器或电磁阀线圈加装反向并接续流二极管，接点两端并接阻容吸收器件。

4.2 中心控制系统的故障排除

4.2.1 在PLC程序中对比例阀的滤波处理在负载、非频率调节且开度偏差小于5时，延时10S后进行比例阀滤波处理，其大小在触摸屏中可设置。

4.2.2 对数字阀的控制进行修改

在数字阀调节进入开度死区时，进行延时输出，且延时时间在触摸屏中可设置。

4.2.3 对调速器的控制

在调速器可编程逻辑控制器（PLC）进行相应处理。负载开度调节工况或者电手动工况下，假如控制输出与实际开度的差值小于3，则修改主配反馈放大倍数为1，并且当主配位移变化超过100个数的时候，限制其计算值最大为100。

4.2.4 利用振動报警监测

加大对设备振动的监测力度，将振动幅度和频率设置在允许范围内，另外可以设置报警装置，开展人员的实时监控，一旦发现振动过大的问题，报警装置将自动提示人员要注意提防。

5 控制部件位移范围

对部件位置移动的监控也十分重要，要采用专业测量仪器，实时对设备位移测量和监控，保证调速器不发生抽动故障。

6 如何在日常工作中对调速器开展养护维修工作

调速机在使用过程中要注意定期对运转状态进行观测和保养，做好必要的观测信息记录，这项工作要靠设备的操控人员来完成，这就要求工作人员进行定期的专业素质培训，提高其故障的判断观测能力，同时，要定期安排设备管理人员进行设备的监管工作，配合设备管修工作的完成。其次，可以根据科学仪器和人员经验的双重检测手法对机器进行检测维修，对调速器的检测项目应该包括：（1）设备表面的完整程度，是否出现了危害到设备正常运转的破损；（2）部件之间的连接是否有接触不良的现象，或者是否存在磨损严重的情况；（3）检查部件是否有松动和固定装置脱落现象，并随时调整部件的位置，使其回归到正常状态；（4）检测是否有管道堵塞或者漏油现象，要及时疏通或者修补；（5）噪音检测，主要注意设备是否发出异常的噪声；（6）检查各个部件本身是否处于正常工作状态。人员开展设备养护时要注意以下方面：定期清理设备周围杂物，使设备的运转环境良好；做好设备的防尘去污工作；设备要经常上油以保持润滑性，防止磨损；雨季时要注意设备的干燥，防止设备受到潮气侵蚀；冬季时要注意设备的除冰保养，及时清除设备的残留淤泥。

7 结束语

调速器是发电机的重要部件，对整个发电系统运转的稳定性起到了重要作用，它保证了发电机的运行在正常转速内，使设备运转频率达到电力设备要求，还可以协调各部件之间工作的同步性。对变速机的维护要从日常做起，一旦发生故障，要细心谨慎的进行故障原因分析，针对故障实施快速稳妥的维修方法，从根本上遏制故障的源头。

参考文献

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