抽水蓄能机组调速器的导叶振动分析

周祥 张龙歌 潘盈 杨敏之 李赟俐

摘要：导叶振动是抽水蓄能机组调速器运行中的常见现象，本文通过对抽蓄机组调速器一导叶振动的原因和处理方式进行分析，讨论优化导叶振动现象的合理配置，并提出一种减少其振动周期的有效办法。

关键字：宜兴;调速器;导叶振动;优化配置

1 引言

调速器是抽蓄电站机组的核心组成部分，调速器调节品质好坏对水轮发电机组运行的安全性、经济性，对电力系统电能质量和安全具有重大意义。宜兴公司调速器由GE生产，调速器电气控制部分采用最新的OC6000E控制系统，整体而言由调速器电气控制柜+液压柜（油压设备）+接力器构成，主要功能结构由以下部分组成。测量机构：测量机组转速偏差，并把偏差信号转变为位移信号，然后输出;放大机构：位移变化→油压变化;执行机构：主接力器，控制导叶开度，改变流量;反馈机构：缓冲器和杠杆机构，当调节使=时，反馈信号使调节停止。实际运行过程中，调速器随监控负荷的变化，迅速改变机组的出力，并保持机组转速和频率变化在规定范围内。

2 调速器控制部分介绍

在调速器中导叶是执行调速器功能的最终部分。导叶执行机构与控制机构必须充分的可靠才能保证负荷的稳定性，机组运行的安全性。然而在中小型水电站水轮发电机组运行过程中，导叶摆动的情况屡见不鲜。在宜兴抽蓄各机组的实际运行过程中，导叶摆动主要分为周期性摆动及非周期性摆动两大类，这两类摆动一方面加剧了机组的整体振动水平，影响各类元件的工作情况，严重时会造成机组事故停机，另一方面导叶的摆动也会影响负荷的稳定，严重时造成巨大的发电量考核，影响经济效益。

3 导叶振动原因分析

3.1测速装置故障检查

对离心飞摆装置进行断电检查，手动拨动飞摆装置，检查装置是否存在轻微卡涩，之后用水平仪检查，检查装置是否处在水平位置未倾斜，百分表测试，其转动水平/垂直差值小于00.3mm满足要求，之后再次在各个转速下对装置组件的同心度进行检查。

3.2电网频率波动

一次调频动作情况，在频率超过死区时，调速器正常动作叠加负荷，导叶动作趋势平缓未有摆动。在电网频率未超越死区，在小范围内波动时，导叶也未有明显的摆动情况，同时检查了一次调频考核较为严重的情况，导叶也没有出现随着小频差反复摆动的情况

3.3励磁参数设置不当

检查励磁系统录波仪，检查励磁电流输出平稳，同时关注机组整体振动水平。

3.4调速器硬件故障

对调速器硬件部分进行检查，紧固端子，检查测频测速单元，检测了各类电磁阀及继电器，确保调速器柜硬件及其回路正常

3.5水力脉动

对各台机组启停及稳态运行全过程进行跟踪，检查同一流道相邻机组启停及负荷大幅度变化时，另一运行机组导叶是否发生了剧烈摆动，同时观察检查蜗壳和尾水管的水压力产生周期性的振幅波动。

3.6导叶气蚀

水轮机的气蚀现象严重时，确实造成接力器的摆动。这种摆动的周期没有规律，但摆动的幅值与机组承担负荷有关。其中气蚀现象严重的机组摆动情况尤为剧烈。

4.优化配置策略

4.1定期处理导叶气蚀

4.1.1.清理气蚀区：对气蚀区用电弧气刨将气蚀破坏区的气蚀层剥去，磨去表面渗碳层，使其露出新鲜的金属。清理过程中，使清理的区域比实际气蚀区大，使气蚀铲除的厚度应由气蚀区向非处理区逐渐减小;对个别气蚀较深的点答应保留，但其四周95%的面积上应露出其母体金属。2对气蚀区补焊：对气蚀破坏深度小于8mm的区域，经清理后直接抗气蚀焊条进行堆焊;气蚀破坏深度超过8mm的区域清理后，先用与母体材料化学成分相近的结427等焊条打底，然后再抗气蚀焊条堆焊;若个别部位有掸边的通常可用不锈钢板进行整块镶补;处理补焊后，对其进行退火处理。

4.1.2增加调压室

考虑在水轮机压力水管和引水道之间修建调压室，增设排气设施。当水轮机需水量忽然减小时，从引水道中流来的多余水量暂时进入调压室。而当水轮机需水量忽然增大时，调压室中可首先补充给予，减少水轮机压力管和引水管中的水锤压力产生，使运行设备在水压变化最小时的运行状态处于最佳运行方式。结合公司颁布的防球阀自激振荡反措，摄取压力水管中的压力变化及机组运行时调速系统的接力器摆动，出现共振现象则立刻打开旁通阀。

在调速器电气控制逻辑中新增水头计算修正逻辑，由于调速器导叶开度受水头影响，而水头计算公式为压力钢管与尾水管压力做差换算，因此添加修正系数，减少水力脉动发生时造成的压力测量偏差，同时，修正后的邏辑考虑了同一流道相邻机组启停及负荷剧烈变动的情况，在检测到压力异常时，调整调节幅度和时间的搭量。

4.2定期处理导叶气蚀

考虑在水轮机压力水管和引水道之间修建调压室，增设排气设施。当水轮机需水量忽然减小时，从引水道中流来的多余水量暂时进入调压室。而当水轮机需水量忽然增大时，调压室中可首先补充给予，减少水轮机压力管和引水管中的水锤压力产生，使运行设备在水压变化最小时的运行状态处于最佳运行方式。结合公司颁布的防球阀自激振荡反措，摄取压力水管中的压力变化及机组运行时调速系统的接力器摆动，出现共振现象则立刻打开旁通阀。

参考文献

[1]覃江宁.水电厂调速器常见故障的原因及处理方案探讨【J】科学之友2021（03） 49一50.

[2]李力.水电厂调速器频擎抽动问题的解决【J】科技传播2021（21） 149一150.

[3]胡浩.抽水蓄能机组调速器压力油系统油灃高原因分析【J】自动化应用2021（11） 106一107.