水电站水轮机调速器调试与维护措施探讨

◎余伟红 广州新珠工程监理有限公司

调速器是水轮发电机组的重要组成部分，负责调节水轮机运转状态与实现并网功能，调速器运行工况对水轮机组整体工况造成深远影响。然而，早期水电站项目受诸多因素影响，调速器调试检查与维护保养工作的开展成效并不理想，机频、网频等故障问题时有出现，存在质量安全隐患。如何改善调速器调试与维护工作质量，是现阶段工作重点。

1.水电站水轮机调速器调试与维护工作的开展意义

1.1 检查功能发挥稳定情况

调速器在水轮机发电机组中占据着十分重要的地位，具有调节转速、并网、调节水流量等多项使用功能，如果任意一项功能无法正常使用，或是功能发挥情况与预期不符，都将改变水轮机组的整体工况，由此引发一系列问题出现，难以顺利完成预定生产任务。而对调试检查工作的开展，将通过观察调速器运行状态的方式，逐项检查各项功能的发挥稳定程度，判断调速器是否满足使用要求，在调试通过后再将调速器投入使用，避免因此影响到机组运行状态。

1.2 预防运行故障出现

水电站项目有着现场环境复杂的特征，在调速器长时间运行期间，受到自身结构老化、错误操作、环境侵蚀、电磁干扰等多方面因素影响，偶尔出现导叶反馈错误、滤芯堵塞、组件装置灵敏度严重下滑等故障，存在质量安全隐患，造成调速器使用寿命缩短、维护成本增加等一系列后果。对此，通过开展日常维护和预防性大修等工作，可以明显降低故障率，在出现故障前期征兆时便发现问题、采取相应处理措施，将绝大多数故障消弭于无形，避免在故障期间造成实质性的影响与损失。

1.3 维持稳定工况

在水轮机调速器长时间运行期间，运行工况将受到人为操作、自身振动力、环境侵蚀等诸多因素影响，随着时间推移，调速器工况稳定性持续下降，故障率有所提升。例如，受到调速器自身振动力影响，零部件的紧固程度有所下降，最终出现零部件松动、脱落的故障问题，致使调速器无法正常使用。而对调试维护工作的开展，可以始终维持调速器良好运行工况，最大程度减小操作、振动等因素对调速器造成的实质影响。例如，在调速器运行过程中，维护人员定期开展预防性检修工作，将停机状态下的调速器拆解为若干部件，逐个观察各部件使用情况，清理表面附着物，更换磨损严重部件，紧固松动部件，避免后续因部件脱落、部件摩擦面卡涩而影响正常使用。

2.水电站水轮机调速器的有效调试措施

2.1 明确调试内容

在制定水轮机调速器运行调试方案前，工作人员必须明确掌握调速器的调试内容，参照作业指导书与相关准则制定方案，在方案中明确标注流程步骤、方法手段、注意事项、操作要点等内容，以此来约束后续作业的开展，避免因调试内容不全而无法取得预期效果。在一般情况下，调速器调试内容由充水前调试、充水后调试两部分组成，具体如下。

（1）充水前调试。工作人员在水轮机充水前，通电下启动调速器进行运行调试，逐项检查装置紧急停机和复归动作执行是否到位、手自动模式切换时的角度与导叶开度达标与否、装置执行开机并网与甩负荷等相对复杂动作时的状态稳定与否、模式切换精度达标与否、手动切换模式时的灵活度、停电停机时接力器变化幅度、测量启动开度、调速器异常运行时是否自动发出报警信号并采取相应保护动作，以及开展静特性试验来观察装置在转速期间的非线性度与死区形成情况。

（2）充水后调试。在水轮机组充水后，工作人员对调速器开展二次调试作业，逐项检查手动开启与停机调速器时的指示灯闪烁情况、测量装置启停时的时间与平稳度等参数、空载运行与带负荷运行期间的调节状态及品质、在紧急停机时的调节状态是否满足使用要求。随后，在调试检查无误后，工作人员按照运行要求，将调速器的各项参数调节至指定值，完成调试工作，将调速器投入运行。

2.2 采取多元化调试方法

2.2.1 静特性试验

工作人员提前将机频调控至50.00Hz，以0.30Hz作为间隔频次，重复控制调速器执行多次光滑动作，接力器在试验期间处于单调下降或是单调上升状态，同步测定记录导叶行程值以及机频值的变化情况，绘制二者变化曲线，再将测定结果导入死区计算公式当中，即可准确计算调速器的非线性度与转速死区，对照计算结果是否达到相关规定。目前来看，在国际通用标准中，要求中型调速器非线性度不得超过5%，大型调速器转速死区不得超过0.5%。

2.2.2 紧急停机试验

在紧急停机试验期间，工作人员向调速器下达停机指令，观察导叶是否在规定时间内迅速关闭，确定无误后下达急停复归指令来复归电磁阀，在导叶全开与全关时重复测定转速，要求转速保持在3%-6%区间内。随后，模拟调速器运行故障，观察LCU现地控制单元在突发状况下是否自动闭合继电器独立节点、驱动电磁阀来紧急停机，以及在假定LCU单元失效情况下手动控制操作杆来压入阀芯进行停机。

2.2.3 电源消失试验

电源消失试验的目的在于，检查接力器受电源消失因素影响时的变化幅度合理与否。工作人员提前把调速器切换为负载状态，按顺序依次切除直流电源以及交流电源，同步记录接力器幅度变化情况，一段时间后再依次合交直流电源与交流电源。随后，对比测定值与标准值，如果不符合相关规定，工作人员需要调整调速器负载参数，直至接力器变化幅度达标。

2.2.4 导叶开度调整试验

在导叶开度调整试验中，工作人员提前把调速器切换至手动位指令处，将锁锭装置保持为提起状态，测定导叶实际开度值，对比测定值与仪表显示数值是否一致，在二者存在出入时，则把传感器指数调节为零位，断开传感器、接力器二者连接，重复上述操作，直至导叶开度值和仪表显示值完全一致。这一调试试验的目的在于，判断导叶开关转动情况灵活与否，保持开度指示、接力器行程二者的匹配状态，避免在后续导叶关闭期间出现锁锭装置无法正常插入、拔出的问题。

2.3 操作调试

2.3.1 自动远程控制

为检查调速器远程控制与自动控制时的实际情况，工作人员将调速器开关切换至自动模式，在自动远程控制模式下开展开机并网、解列停机、增减负荷、手自动切换操作。例如，在开机并网步骤，由中控室远程下达开启指令，执行拔出锁锭、开启导叶、机频跟踪网频等操作，同步观察出口处电压互感器是否正常投入、水头表位置、满足并网条件后是否有效闭合油开关。

2.3.2 手动近控操作

工作人员将调速器调整至手动模式，依次开展增减开度、拔出投入锁锭、手动开机、手动停机、手动退出等操作，判断调速器手动控制时的工况稳定与否、所下达操作指令是否得到有效执行。例如，在手动调整开度时，工作人员把开关旋转到增减侧，下达增大开度与减小开度的操作指令，如果开关没有正常操作，则控制操作杆来压入阀芯完成导叶开关动作。

3.水电站水轮机调速器的维护措施

3.1 日常保养

日常保养目的在于维持调速器稳定工况，大体判断调速器运行状况与检查是否存在超载、异常振动等故障问题，工作内容主要由参数记录、清理、润滑三部分组成，具体如下。

（1）在参数记录环节，工作人员通过仪表与指示灯闪烁情况，判断导叶开度、接力器变化幅度、油温、油压等运行参数合理与否，如果参数异常变化，或是仪表显示数值与测定数值不一致，表明调速器处于异常状况，及时将问题上报反馈，组织开展应急检修工作。同时，将参数测定数值记录备份，确定记录内容无误后，工作人员在记录表上签字确认，将记录表作为调速器调试、维护保养与检修方案的主要依据。

（2）在清理环节，清理调速器壳体表面与内部的附着物与垢污，保持调速器洁净状态。根据调速器实际运行情况来看，会在内部附着大量未得到有效处理的油污，进而对水轮机组工况造成影响，工组人员需要着重清除滤油嘴等部位的油污，确定清理后的油箱内部无异物后，安装滤网并盖上盖板，完成油污清理作业。

（3）在润滑环节，定期在调速器内部注入全新润滑油，始终将装置内部的油位控制在合理范围内，起到抑制零部件磨损程度、延长设备使用寿命、控制工作温度等多重作用。同时，要求工作人员提前检查油温油位，根据检查结果来制定润滑方案。例如，在调速器内润滑油的油温过高或颜色过于浑浊时，表明润滑油的实际效用不理想，存在稠度偏低等问题，需要排净调速器内部润滑油，注入全新润滑油。而在调速器内润滑油的油温、浑浊度正常时，注入润滑油至标准油位即可。

3.2 预防性检修

考虑到现场环境较为复杂，在调速器长时间运行期间，受到自身结构老化、外部环境侵蚀干扰等诸多因素影响，偶尔出现拒动、导叶反馈错误等运行故障，进而造成实质性的损失，如干扰水轮机组正常运行、产生一定维修成本、缩短调速器使用寿命等。对此，为预防和减少运行故障的出现，将故障隐患消弭于无形，必须定期开展调速器预防性检修工作，这也被称为大修。工作人员将调速器断电停机，将调速器拆解为电气插件、喷油嘴、截止阀、滤油器等若干部件，清理部件表面的油污与金属粉末等附着物，更换老化磨损严重与变形开裂的零部件，紧固松动部件。随后，待全部零部件检查维护完毕后，将部件按顺序安装为整机，逐项开展紧急停机、导叶开度调整、静特性等试验，唯有在全部试验均通过后，方可将调速器投入使用，完成预防性检修工作。

3.3 故障应急检修

根据实际运行情况来看，在调速器运行期间，尽管采取多项调试、维护保养措施，但导叶反馈错误等故障问题仍旧无法避免，在出现故障时对水轮机组整体工况造成明显影响，随着时间推移，调速器受损程度持续加剧。对此，为快速解决故障问题，恢复调速器正常工况，必须做好故障应急检修工作，提前掌握各类故障的形成原因并编制应急检修方案，从而减少故障出现后的诊断、决策时间，最大程度缩短调速器检修周期。例如，机频故障形成原因包括测试模块损坏和信号线断裂，表现为调速器原位不动但发送故障报警信号，检修人员应采取调速器切换为手动模式、逐个检查测试模块与信号线、更换损坏测试模块与中断信号线、模块死机时重新上电的处理措施。导叶反馈错误故障的成因包括电位器损坏、位移传感器损坏和反馈线断开，表现为故障灯闪烁与增减开度给定速度超标，检修人员应采取全部打开电气开限、调节给定速度的措施，锁定故障点位和采取相应措施，如更换受损的位移传感器与电位器。而滤芯故障成因包括损坏与堵塞，自动泵无法打油、油压异常升高是故障出现征兆，应采取切除自动油泵连接、拆解故障滤芯、清理滤芯堵塞物、更换变形开裂滤芯的处理措施。

3.4 推行分级维护制度

目前来看，水轮机调速器的调试检查与维护保养工作量较大，偶尔出现调速器调试维护工作未及时开展、调试维护力度不足的问题，存在质量安全隐患，导叶反馈错误等运行故障的出现率也随之提升。对此，为切实满足调速器调试维护工作开展需要，在有限资源的前提下，应全面推行分级维护制度，对各台调速器的使用年限、运行工况、历史运行数据进行全面分析，将其划分为若干等级，低等级调速器运行工况较佳，高等级调速器运行工况不稳和故障率偏高。随后，制定多套调试维护方案来对应各等级调速器，不同方案的调试项目、维护力度、日常维护与大修频率存在明显差异，集中力量开展使用年限较长、运行工况不稳的调速器调试维护工作。

4.结语

综上所述，调速器调试检查与维护保养工作的高效开展，对保证水轮机组乃至水电站的正常运行有着十分重要的现实意义，也是取得预期项目效益的关键。管理部门必须提高对水轮机调速器调试与维护工作的重视程度，积极采纳明确调试内容、采取多元化调试方式、预防性检修、推行分级维护制度等措施，以此来强化调速器调试维护工作力度，满足水轮机调速器使用需求。