浅析水轮机调速系统的故障诊断与处理方法

于雷

摘 要：最近几年，由于科技高速发展，水轮机的调速设备得到了明显的发展，不过也面对着一些不利情况，这就需要我们在实际工作中认真处理。文章具体的分析了当前系统问题诊断和应对措施。

关键词：水轮机调速系统；故障诊断；处理方法

对于水轮机来讲，它的调节系统在工作的时候是结合设备的转动频率的改变，改变设备的过流量，以此来调节设备的功率。这个系统有两个大的组成部分，分别是调速系统以及调节对象。其中调速系统包括调速器电气部分、电液随动部分以及油压系统，调节对象包括水轮机及其有压过水系统、发电机及电网。水轮发电机组的运行调节、工况转换和操作，都是在具有相应功能的水轮机调速器控制下实现的。如当用户负荷变化时，水轮机调速器则按一定的调节规律控制导水机构改变进入水轮机转轮的流量，以恢复机组的力矩平衡和转速稳定，形成无差或有差调节特性。

1 稳定性指标

针对调速器来讲，当前面对的非常关键的一个问题就是它的稳定性。问题的发生存在一定的几率，合乎几率的存在规律。在稳定性理论中有特定的指标。不过在具体的项目中最有意义的指标有两个，接下来分别阐述。

1.1 平均故障间隔时间MIBE

它是故障发生间隔时间的数学期望值，有时也采用平均首次无故障时间MTIFF。

1.2 平均可利用

该指标非常的便于考核，尤其适合用到合约的制订工作中。该项指标涵盖两点内容，分别是故障分析和处理，接下来具体的阐述。

2 故障诊断技术

2.1 故障诊断分类

通常来说，该项诊断有两个大的类型。首先是自诊断。我们将那些具有核心处理器的单元对其所管辖区域开展的诊断叫做自诊断。它又分成两类。一是离线模式。当调速设备关闭电源之后，要对软硬件进行详细的检测分析。在得知设备完好之后，才可以运作。假如发现了问题的话，就会显示问题的类型和问题出现的区域，此举能够缩减维修用时。因为这个方法是在设备运行之前使用的，因此在时间上非常充裕，可以诊断很多内容。其次是实时模式。在这个环节中，为提升稳定性，就要全方位的分析软硬件问题。不过，因为控制时间是有规定的，因此用到问题诊断方面的时间就相对要少一些，所以只能使用分时循环的方法，也就是说在单独的控制周期中，只诊断单一的项目，间隔一定的周期之后对要求的项目进行全方位的诊断。第二、互诊断。在多CPU系统中，各CPU还可借助通信所获得的信息相互进行诊断。这个特点非常明显。在这个步骤中，要认真的处理好存在的争议。目前我们国家生产的设备可以实现上面讲到的这几种诊断工作。

2.2 故障诊断内容

第一、RAM的论断。RAM的故障主要有：某一位恒接地；某一位恒接高电位；一个字节相邻位之间相互短路；相邻字节的相邻位之间相互短路。可用写读十六进制码AAAAH与5555H的方法进行校验。第二、ROM的诊断。ROM区是存放程序和数据库的场所，一旦它的内容发生了变化，相关的数据不但会出现误差，还会导致程序混乱，其后果很恶劣。目前的检错措施非常多，最常用到的是分区累加ROM的内容。假如和之前的结果保持一致的话，那么就断定其是正确的。相反的就会认为有问题。第三、CPU的诊断。具体来讲该项工作先是设计诊断程序，然后把所有的操作和内容组合到一起。在特定的输入背景之下，只会得到一个结果。在具体诊断的时候，按照这个程序开展，假如得到的结果和我们预期的一样的话，就判定为正常的。假如不一样的话就判定存在问题。第四、软件的诊断。对于软件来讲，它的稳定性有两方面的含义。首先是本身就有的问题，此类问题需要在调试的时候处理。其次是使用时期形成的问题。第五、测频、输入/输出接口等硬件部分诊断。第六、液压随动系统诊断。第七、电源的诊断。第八、故障性质的诊断。之所以开展该项诊断工作，其目的是为了按照不一样的问题类型使用不一样的处理措施。按照问题的严重程度来看，可以划分为致命和非致命两种。当出现了前者的话，设备需要双机切换。对于后者，只需报警就行了。通过分析问题生成的时间，可以分成常在的以及短时间的两种故障，对于常存的问题只有人为的处理才会消除，而对于短时间的问题多是因为设备干扰而导致的，在短时间内就会消除。

3 故障处理技术

虽说诊断技术明确了问题的所在，但是我们不能局限于得知问题，还要结合特点对其详细处理。只有这样才能够提升稳定性。常用的处理措施有如下几点。

3.1 容错技术

容错技术中属冗余技术使用几率最高。上文提到的很多内容都属于其范畴。该技术被大量的应用到系统的处理工作中。

3.2 避错技术

这个技术存在的意义是，当有问题出现的时候，避免其形成影响。它是一种使用频率非常高的方法，涵盖两个环节。第一，分析测量内容是不是正确的，或者是分析步骤的开展是不是正常的。其次，假如不正确的话，就要弃用错误的内容，按照规定选取正确的数值，进而实现避错的意义。在实际工作中要结合具体的情形使用不一样的方法。（1）增量鉴别法，许多物理量的增量是有界的。（2）全量鉴别法，通常来说物理量都存在其上下界。假如在运算的时候存在越界数的话，很明显是不正确的。（3）函数鉴别法，通常来讲，所有的函数都有界限。（4）程序流鉴别法，当程序被干扰的时候，会出现两种错误，分别是飞跳和死环。

3.3 纠错技术

纠错技术范围很广，这里只介绍一种方法。修改或整定参数是微机调速器中经常要遇到的。在输入参数时，要防止的错误有两种，一是输入了错误数据，二是误将过渡数据作为最终结果。为此，可设置一个缓冲区和一个有效键。实施步骤如下。第一步，输人数据暂存在缓冲区。第二步，按有效键，此时检查所输入的数据是否在正常范围内。若是，则将缓冲区中的数据传送至相应的地址；否则，不接受新数据，而保留原有值，或取常用值。

3.4 结构重组和参数重配技术

结构重组技术是指在系统发生故障时，通过对控制系统结构的重新构筑和对其参数的重新配置，达到确保安全、故障弱化的目的。参数重配则往往不改变控制系统结构，而只对参数进行重新配置。上述方法如果运用得巧妙，不但可确保可靠性，甚至可以使系统保持故障前的性能。自然，针对不同的故障，需要采取不同的结构重组和参数重配技术。处理该故障最简单的办法是：使接力器保持原位不动。这是目前最通用的方法，且不难实现。但是，这种方法的致命缺点是：它完全丧失了调节能力。如果此时甩负荷，将使机组转速急剧升高，产生飞逸，因而，如采用这种方法，必须附有防飞逸措施。

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