水轮机调速器抽动故障及消除措施

关君

摘 要：水轮机调速器系统主配压阀阀芯，因受设计缺陷及运行环境等因素的影响，会在平衡点处随机的上下抽动，导致机械液压系统抽动，从而降低了调速器运行的可靠性，很大程度上影响了水轮发电机组的安全经济运行。文章通过对水轮机调速器系统产生抽动的原因进行了分析，并提出了防止调速器抽动的相应措施，对同类水轮机调速器系统不稳定问题的出现具有一定的借鉴意义。

关键词：水轮机；调速器系统；抽动；消除措施

引言

水轮机调速器因受到生产厂商的设计缺陷以及现场的运行环境等多种因素的作用，其在运行过程中，会相继发生机械液压系统抽动，这样不仅对水轮机调速器的稳定性能产生影响，也会对设备的使用年限造成一定的影响。该抽动故障的性质为偶发性，即使经过多次处理，还是无法对其进行有效根除，使得设备存在着较大的安全隐患。故水轮机调速器系统消除和防止产生的偶发性抽动关键所在，是通过水轮机调速器本身的相关性能加以完善，并优化其运行环境，而且注意在对水轮机调速器中，各种软硬件进行完善和合理调整的同时，为满足电网要求，其必须要达到国家规定的有关标准。

1 水轮机调速器在运行中的故障

水电站水轮机调速器在投运运营一段时间后，液压系统就会呈现出循环性、周期性和机械性的抽动现象，致使水轮机调速器的主阀和引导阀，产生不同幅度和频率的抽动，从而进一步影响到水轮机调速器在投入运营后安全稳定运行。水轮机调速器在运行过程中，对水电站水轮机进行安装和改造时，水轮机调速器抽动也是常见故障。若故障没有进行及时处理，则整个水轮机调速器就因机械振动造成损坏，设备出现的功能障碍，这样调速器就很难发挥出对水轮机机组起到调整和限定的作用，将会对水电站电力系统酿成很大的安全隐患。

2 水轮机调速器运行中故障发生的原因

水轮机调速器通常采用内环控制体系，对其系统结构进行分析研究，利用主配压阀阀芯位移传感器，将采集到的主配压阀活塞的位置信息进行转换，通过转换的电子信号来对水轮机调速器的工作转台进行相关反馈和最终确定。水轮机调速器所处的运行环境，主要是以不调节的平衡工况为背景，又因调速器主阀阀芯位移传感器的电阻轨的材质多为导电塑料，经过长时间的运行，很容易对其造成磨损，引起主阀阀芯传感器触电接触不良，进而会使主阀阀芯在平衡点处随机的上下抽动的频率加大，导致机械液压系统在运行中发生抽动故障，从而制约着整个水轮机机组的运行。

除上述原因，水轮机导叶反馈发出信号的波动频率较大，也是引起水轮机调节器在运行中产生故障的原因。导叶反馈会随着振动频率的变化而发生一定的变化，在这种变化下控制系统没有办法对信息进行收集，进而很难掌握内部的振动情况，从而增加了对抽动现象进行及时有效控制的难度，这就会使得主配压阀产生抽动现象，是使水轮机调速器发生故障的主要原因。给水轮机机组器的安全稳定运行产生影响。

3 水轮机调速器故障的消除方法和防止措施

通过对水轮机调速器在运行过程中产生的障碍及其原因进行探讨，发现最初需要将整个水轮机调速器系统做深入全面的研究，找出其在运行过程中出現故障的原因，尤其是发生抽动的原因，针对引起障碍的原因，采取相应的消除方法和防止措施。如果确认水轮机调速器系统是由于控制部分出现问题，使其产生抽动障碍，那么要采取的消除方法和防止措施则是对调速器的程序做有效的改进，让水轮机调节器系统的性能加以完善。若是水轮机导叶反馈出现故障，在这类硬件方面的处理上，就需要将硬件做出及时的调整亦或做出更换，改进导叶反馈的安装方式，改变安装的位置，选择更加稳定的地方，减少或者避免磨损现象的发生。对水轮机调速器在运行过程中产生的障碍进行消除的具体方法，主要包括以下内容：

3.1 设置水轮机调速器主阀的压紧行程

水轮机调速器在进行安装、调试的过程中，对水轮机调速器主阀行程的压紧需在停机运行状态下进行，给调速器设置一个较小的主阀伺服控制信号，通过对信号的控制，进而平衡了信号的波动频率，有效的防止主配压阀阀芯的抽动。

3.2 修改水轮机调速器数字阀控制和优化参数

为最大程度上减少或者避免水轮机调速器系统信号的震荡及变化，可借助延时停止调速器数字阀输出的方式。这样就确保在调速器调节顺畅的基础上，做好对抽动障碍的预防工作。对水轮机调速器参数的优化，可采用增强PID算法。参数优化后，需及时在主阀数组中，将此偏差进行剔除，从而使被调节的量近乎于设定的目标值。需加以重视的是，水轮机调速器会在参数变化缓慢的情况下，产生比例和微分通道近乎于不起作用的现象，可通过对调速器的参数进行进一步调节，以实现水轮机调速器功能稳定、防止抽动故障发生的目的。

3.3 水轮机调速器进行滤波处理

当水轮机机组处于空载的状态下，可通过对调速器主配压阀进行调整，过滤影响主配压阀的干扰信号，从而有效的避免水轮机调速器抽动障碍的发生。当水轮机组在运行的状态下，此时既没有增减信号优无非频率调节，将比例伺服阀控制信号进行清零，该措施对水轮调速器稳定性能有很大程度上的提高，保证了水轮机机组与伺服阀的工作性能，延长了使用年限。

3.4 更换导叶反馈及安装位置与主配压阀阀芯位移传感器

水轮机导叶反馈安装于导叶接力器支座上。其采用直线电位器的形式，在开机后，导叶反馈的振动幅度比较高，反馈信号就容易产生波动现象，这样就使水轮机调速器产生抽动障碍。故借助改变导叶反馈装置的形式，在把机械转换装置安装于水轮机层，从而有效的避免了振动问题干扰。

水轮机在实际运行中，主配压阀阀芯的行程非常小，从提高控制精度方面考虑，对直线位移传感器有效行程的选取原则，即不能与实际动作行程差距较大，但一般较小行程的直线位移传感器多属于导电塑料电阻轨型。以现场实际需要为依托，可将主配压阀阀芯位移传感器用非接触式的反馈装置来进行替换。

依据差动变压器的工作原理，该类位移传感装置，利用套在线圈中的铁芯在管内的移动，以达到对位移测量的目的。通过更换位移传感器，主阀阀芯位移传感器平衡点易磨损的问题就得到了有效解决。并且从使用情况观察，水轮机调速器长期运行的要求能到完全得到满足。

4 结束语

水轮机调速器有其自身的系统特点，它是一套自动控制系统，倘若其中的一个环节产生障碍，就很可能会引起整个水轮机调速系统的不稳定。实际工作中，应结合多方面的因素，以引起调速器在运行中产生故障的原因为出发点，逐步对水轮机的调速器的性能加以完善，提高自动控制设备的可靠程度，保障水轮机调速器能够在安全可控的范围内运行。

参考文献

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