水轮机调速器抽动故障及改进方法

葛钢 杨进

摘 要：水轮发电机是水电站的发电设备，是发电厂创造良好效益的关键。在水轮发电机组中，调速系统正常与否，影响着整个机组的正常运行。在解决水轮机调速器问题的过程中，维修人员需要了解水轮机的故障及原因，并根据调速器的要求，排除水轮机故障。水轮机调速器抽动故障，影响运行的可靠性，解决故障后，需要达到试运营的需要，确保其稳定并且可控，才可以应用于水轮机中，保障水轮机运行正常的完整性，并提高了水轮机的运行效率。因此，必须重视对水轮机调速系统故障的分析，并采取必要的措施来保证水电站的安全、稳定和经济运行。

关键词：水轮机；调速器；抽动；故障；解决措施

0 引言

水轮机调速器抽动对汽轮机故障的影响较为突出，故障情况严重时，还会导致其他部件故障。并且故障存在偶然性、突发性，使得水轮机调速器工作压力增大，进而造成安全故障问题。所以，为了更好的保证水轮机运行正常，本文对水轮机调速器等进行深入研究，解决故障问题，改善机器运行状态，可以更加稳定的提供动力。

1 水轮机调速系统简介

一种将水的动能转化为电能的发电装置成为水轮发电机。水轮机运行中最重要的环节之一就是水轮机的调节。调速器可调节机组转速，使机组能在电网的频率质量要求下运行，并保持功率与负载功率之间的平衡。调速器是水轮发电机组的关键自动控制设备之一，负责启动、连接、停止、增加和减少负载、调相和调频、紧急停机、分段关闭等任务。

2 水轮机调速器抽动故障分析

调速器在对汽轮机的运行调节和控制起着重要的作用。水轮机调速器抽动失效，基本表现在3个方面，即：先导阀、主配气阀、液压系统、以上下抽动方式表现。水轮机调速器在运行过程中容易受到外界因素和内部性能的干扰。故障发生时，调速器抽动频率3～10Hz，振幅0.520mm，一旦抽动故障，维修人员或更换移动传感器，只在很短的时间，提高速度，并不能完全解决抽动故障，所以它不能从根本上解决调速器抽动故障，还需要在具体水轮机调速器故障原因的基础上，采取相关维修措施。

3 水轮机调速器抽动故障的原因

具体分析某水电站水轮机的故障原因，发现在水轮机运行过程中，一段时间后，会出现明显的上下抽动故障现象。针对此情况，分析其故障产生原因。混流式水轮机的发电机组容量在4.5W，调速器与继电器线管道距离超出十米时，机组运行幅度较大，会使得导叶与继电保护装置的连接杆出现振动，造成信号输出故障，不规律，进而造成主压力阀故障。维修人员在进行具体故障原因检查时，发现主要故障位置在于阀芯位置产生了，0.3%～0.8%的变化值。在主压力阀故障的影响下，水轮机调速器阀也出现故障，输出值太大影响导叶的反馈情况，对于电气控制系统的调速造成了因为无法运行产生的抽动故障。基于此可以发现，当导叶的反馈信号故障时，会导致整个调速器抽动故障。

4 水轮机调速器抽动故障的解决措施

根据水轮机调速器发生故障的原因，可以有效分析出水轮机调速器的运行情况，相关维修人员在针对水轮机抽动过程中的故障进行研究的基础上，综合了解到引起抽动故障的系统方面原因以及运行环境对水轮起的影响，并且加以控制解决，才能更好的保证水轮机调速器的安全运行。为了解决水轮机调速器故障的问题，维修人员首先要针对故障原因进行分析，找到故障源头之后对症下药，采取相应的解决措施，针对故障问题进行维修，提高故障问题处理效率，使得水轮机能够正常运行。针对具体可能产生的故障问题进行分析并且提出起相应的解决方案，具体介绍如下：

4.1 机组开机后，转速达不到额定值

转都达不到额定值而产生故障现象时比较普遍的故障情况。当故障发生时，应从两个角度考虑。水头监测不准确的原因。当水头监测值高于实际水头值时，会使机组空载开度小于实际值，造成小于额定转速。如果问题的原因是这样的，它可以通过调整水头监测值来解决。进水口拦污栅阻塞的原因。如果进水口拦污栅堵塞严重，会使汽轮机头的实际工作水头低于所要求的水头，也会导致发电机空载开度小于实际值，从而导致转速小于额定值。如果问题的原因在于此，可以采取短时间增加空载开法来解决。但如果要从根本上解决这个问题，还是要清除堵塞。

4.2 水轮机调速系统主接力器抽动问题

此种情况比较容易发生的故障现象是：在机组处于关闭状态时，导叶快速往复运动。这种位移一般伴有大振幅、高频率的快颤。水轮机调速器抽动会影响调速器的正常调节，从而导致调速器系统油温升高，加速液压油的劣化和液压密封的老化和失效。当主继电器抖动时，可采取下列措施：（1）控制阀的阀芯在偏关侧或偏开侧。此时，线圈的一侧或关闭回路控制电压，而继电器只能转向断电或开机的方向。这样的故障在清洗或更换相关控制阀时可以恢复正常。（2）随系统死区补偿过大，调整值变化，使继电器出现过多调整，造成抽动现象。这样的故障在复位死区补偿值可以恢复到正常。（3）引导阀位置偏差。处理这种故障的方法是：将调速器系统切割为“电手动”操作方式，位移方向指示器监视主继电器，根据位移方向调节阀门到位和固定导轨。维修后的主继电器必须能保持与任一导叶开度，而不会出现位移现象。

4.3 压油泵频繁启动问题

调速器油泵启动频繁问题，不仅浪费了电站的能耗，而且缩短了液压设备的使用寿命。如果发生频繁启动油泵的问题，可能有以下原因：（1）调速器压力油泵效率过低。（2）调速器压力泵组合阀的安全阀异常，造成泵出口壓力油压力达不到设定值时，安全阀将油排至集油槽。（3）调速器油泵出口压力阀关闭不严或压力油箱阀因异常不关闭。（4）调速系统的油设备，包括主继电器、导叶锁锭、带伺服系统的叶轮叶片、窜油系统等异常。考虑到所有可能的原因，有必要对水轮发电机调速系统进行检查和调整。（5）观察油泵机油压力情况。检查清洗油泵入口滤网；如果是油泵本身的原因，则应进行检修或更换整个。（6）重新调整安全阀组合阀的設置。（7）检查调速器压力油泵出口阀，压力油箱排水阀关闭严密。如果关闭不严，要及时更换阀门。（8）检查调速系统的油液设备，避免发生窜油现象。如果上述措施还没有解决调速器油泵频繁启动的问题，可以考虑调速器导叶和叶片是否有主配调节频繁的问题。如果有问题，可以调整主配、清洗和更换阀套。当然，不排除水泵启动频繁的电气因素的问题，此时有必要检查油泵设定值是否有存在跳变，检查电路，位移传感电路调频检查是否有问题等情况。

除了上述问题外，还有一些比较简单但常见的故障：

（1）中控上位机“调速器机械柜压差故障”。此时将调速器机柜过滤器清洗或更换可消除故障。

（2）导叶或叶片定位故障。检查调速器系统控制阀、回油阀和主供油阀是否全开，管道是否漏气。在调速系统无异常阀门和管道的基础上，解决了电磁阀存在的问题和位移传感器的异常，使导叶或叶片能够正确定位。

5 水轮机调速系统日常运行维护建议

水轮发电机调速器在水电站中占有重要地位。为了避免调速器的频繁故障，必须重视调速器的检查和维护。

5.1 调速器运行的技术要求

调速器应保证机组在各种工况和工况下的穩定性。当手动负载机组转速摆动时，单位摆动速度的相对值应在正常值之间：大型调速器小于等于±0.2%，中型小于等于±0.3%，小型小于等于±0.4%。

5.2 水轮机调速系统运行的日常维护

在日常使用过程中应注意对调速器，定时保养，具体内容包括：做好环境保护工作，避免灰尘进入调速器；防水工作好，避免水分的腐蚀速度，降低调速器寿命；引导阀的活塞日常监控和管理，以此来保证活塞的运动灵活；检查反馈装置，确定反馈装置和传动结构的正常运行；及时更换调速器油，确保至少两个月更换一次，同时做好每周清洗过滤器；定期检查机组电气部分，防止电磁阀故障。

6 结语

水轮起调速器故障现行最为明显的就是抽动故障，其主要受到运行环境以及系统设计等方面的影响。一旦出现抽动故障，对整个调速器都会产生很大的影响，会造成其调速准确性降低，影响整个汽轮机的使用。因为，在水轮机运行中，必须解决抽动故障问题，以使水轮机能够安全稳定的运行。本文中，针对抽动故障原因具体分析，并提出了相应的解决措施。

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（作者单位：四川福堂水电有限公司）