水电站水轮机调速器常见故障及优化途径论文_郭晓峰

水电站水轮机调速器常见故障及优化途径论文_郭晓峰

[摘要]水轮机调速器运行状态对水电站的整体运行稳定性有着重要作用。本文介绍了水电站水轮机调速器的运行功能及特点,分析了水电站水轮机调速器运行常见故障,提出了水电站水轮机调速器运行故障的优化途径。

[关键词]水轮机调速器;功能及特点;常见故障;优化途径

调速器作为水轮机的重要组成部件,是通过有效控制水流的速度来实现对水轮机进行调节的关键设备。如果在水轮机运行过程中,调速器系统出现了故障,则不仅是影响到水轮机的正常运转,而且降低整个水电站的运行效率及经济效益。因此,深入研究水轮机调速器的常见故障及优化途径是很有必要的。

1、水电站水轮机调速器的运行功能及特点

水电站水轮机调速器的运行功能及特点:①操作力强。水轮机具有一定的发电规模,在运行的过程中其需要进出大量的水流以达到目的。水轮机调速器要对进水门进行有力的掌控,通过自身的运行维持水流的进出,因此水轮机调速器在运行的过程中具有很强的操作力。②快速并网。可适时辨识运行状态中的空载、并网和孤立运行等情况,并且可以带孤立负荷,而且具有独特的残压测频,频率跟踪等功能,在应用中可以实现快速并网。水轮机调速器在运转的过程中可以根据电脑下达的指令自行调整机械的运行状况,是水电站自动化的重要部分,其在工作的过程中可以及时快速的完善并网任务,保障并网的顺利进行。③及时调节。水轮机调速器具有数字协联及波动控制的功能,能够按转速、水位或给定负荷进行自动调节。其具备的这一调节功能不仅可以调节水轮机的速度,调节水流量,同时其还可以对有功功率进行合理的调节,对整个系统的运行过程都处于安全,平稳的有功功率下起到保障作用。

2、水电站水轮机调速器运行常见故障分析

2.1调速器导叶和桨叶故障。水电站调速器电气柜掉电后重新上电,导叶、桨叶及水头一直处于故障状态,将导叶、桨叶切换至手动运行状态,测电源模块未输出24V及5V电压,且信号反馈出现异常。究其原因,主要是因为导叶反馈越限,造成导叶转变为手动控制状态。导叶反馈是电流型信号,电流信号范围是4-20mA,当导叶反馈的数值大于或是小于该范围的时候就认为是故障。越低限这种故障一般是发生在导叶全关或者信号线脱线的情况下,由于电流信号的不稳定或者受到干扰,数值漂移、波动,使得真实数值小于判断的极限值而发故障信号。而越高限一般是通道故障造成,一般是短路或者受到大电流信号的干扰出现大的波动,使得数值超出20mA的电流上限值。一方面可能是由于导叶反馈回路原因造成的。

2.2调速器异常波动运行故障。一些水电站水轮机调速器处于手动运行状态时,水轮机组可获得较为稳定、高效的运行,一旦切换至自动运行状态,则调速器会出现导叶、浆叶频繁调节的现象,且幅度较大,严重时会出现导致发电机组停机的事故,对整个水电站运行处理系统产生严重影响。分析导致水轮机调速器机组波动与接力器异常性动作的主要原因有以下两个方面:一个是电气方面,另一个是机械液压方面。电气原因主要为:①导叶以及浆叶机械控制元件存在异常。②导叶以及浆叶在具体频率以及水位等方面的测量回路以及相关元件存在异常。③孤网以及电网在运行过程中出现较严重的频率波动,调速器属于频率调节模式,造成发电机组出现频繁性地调节。机械液压原因主要为:①导叶以及浆叶在操作油外部管路存在严重漏油问题。②浆叶操作油内部存在严重窜油现象,或者导叶接力器内存在窜油现象。③浆叶或者导叶在具体机械控制元件上存在异常,或者主要配阀出现卡阻问题。

2.3调速器系统工作电源电压故障。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在水电站中对水轮机调速器进行调试的过程中,通常需要将交流电源和直流电源进行连接来为调速器提供电源,但是如果在上电之后设备没有正常启动和运行,就需要对其电源板装置的输出电压进行测试。如果经过测试发现此数值比规定的正常电压数值也低很多,则证明其出现了故障。而引起此故障的主要原因就是因为在对交流电源和直流电源进行连接的方式出现错误,或者是由于调速器本身的电路电源板装置出现了问题。以某水电站水轮机调速器运行装置为例,水电站工作人员在调速器安置工作中将整个处理系统的交流与直流操作电源均接入到水轮机调速器反应装置当中,当供电电能传递至调速器系统内时,电气调节器实时监测仪器所显示的电压数据为15v,这种电压值只有调速器在正常运行状态下电源电压的一半左右,由此可判定该水电站水轮机调速器工作电源电压存在故障。

3、水电站水轮机调速器运行故障的优化途径

3.1调速器导叶和桨叶故障的优化途径。导叶和桨叶所表现出的故障主要是越低限或者是越高限的故障,对于越低限、越高限故障处理,最好是采用以下几个方式进行优化处理。①强化导叶反馈线的屏蔽效果,以提升信号的稳定效果与信号强度。②对于瞬间越线故障信号要及时地进行过滤,同时对于导叶反馈故障要通过有效的程序来进行严格地修改与纠正,运用这种科学的方式可以安全、稳定地滤出绝大多数的干扰信号,从而有效地保障调速器可以在瞬间故障信号下不会发生转化为手动模式。③对于接线进行包扎,能够有效地克服以上的一些问题,以确保信号的强度不受影响。

3.2调速器异常波动运行的优化途径。面对调速器的异常波动运行,建议从以下几个方面进行优化处理。①深入分析和研究故障现象,给予科学的故障分类和判断,观察周边较为明显的现象,可以针对导叶以及浆叶的开度、频率以及水位测量结果等进行全面分析,研究其是否处于正常范围,检查导叶主配阀是否存在卡阻问题等。②全面检查电气元件以及相关电气回路,可通过检查测频回路以及开关传感器等的运行情况,挖掘运行中存在的缺陷和不足。如果检查中发现调速器出现直接移位,转换器以及主配阀等出现卡阻的,应立即采取措施进行解决,确保设备能够实现正常运行。如果检查中发生元件出现故障或者遭到损坏的,应马上采取针对性措施解决,例如更换元件或者及时对元件进行维修,通过这种方式,保证调速器系统的稳定运行,避免水轮机发电机出现运行故障。

3.3调速器工作电源电压故障的优化途径。在工作电源中发生电压问题,必须要在调速器处理系充中运用工作电源初期,就要对交流线路和直流线路进行全面性地检查,并且从中及时地了解与掌握调速器在各种电源里的运作状态有没有出现异常问题,同时也要将连接的线路进行正确合理地进行布置,最后再把电压等级调节在一个安全、稳定的区间。另外,一旦明确了调速器电源是属于交流或者直流,并且线路之间没有出现错误之处,那么就必须要对调速器电源板进行判定与分析,并且也要通过先进的设备对电路板的电源设施进行检测,同时查看线路是否出现短路、断路及虚焊等等,对于这些问题必须要在第一时间进行上报后进行解决,同时对于一些难度较大的问题要做好相应的预防措施,以保障调速器在电源接入之后可以将电压值稳定在一个安全范围内。

4、结束语

水轮机调速器的正常运行对水轮机运行速度和水电站自动化运行均有较大影响。具体工作中,水电厂相关维护人员一定要增强安全防范意识,提升设备维护技术,认真分析水轮机调速器运行常见故障,采取行之有效的措施,完善故障处理方案,科学利用调速器所具备的调节功能,将水轮机的转速、功率、水流量等调节至恰当的数值,以此保证水轮机运转的安全性和稳定性,从而提高水电站的经济效益。

参考文献

[1]程刚.水电站水轮机调速器故障原因及处理方案[J].消费导刊,2017(23)

[2]王月.浅谈水电站水轮机调速器的调试与维护[J].科技与企业,2018(08)

作者简介

郭晓峰,男,汉族,本科学历,1973年出生,工程师,现从事水电厂运行维护技术管理工作。

论文作者:郭晓峰

论文发表刊物:《当代电力文化》2019年 19期

论文发表时间:2020/3/16

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水电站水轮机调速器常见故障及优化途径论文_郭晓峰
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