摘要：在水力发电体系中，水轮机是常见的机组设备，但由于水轮机运行环境特殊、运行的负荷较大，因此在设备运行阶段中也会出现各种故障，其中以抽动故障出现频率较高、影响较大。在对这一故障进行处理的时候，要能认识到故障的根本成因，并以此为基础，采取有效的措施进行优化，从而保证水轮机运行阶段的稳定性。基于此本文分析了水轮机调速器抽动故障及解决措施。
关键词：水轮机调速器；抽动故障；解决措施
Absrtact: in hydropower system, hydraulic turbine is a common unit equipment, but due to the special operating environment and heavy load of turbine, there will be a variety of faults in the equipment operation stage. Among them, the frequency of twitch fault is higher and the influence is greater. When dealing with this fault, we should be able to realize the fundamental cause of the fault, and take effective measures to optimize it, so as to ensure the stability of the turbine operation stage. Based on this, the fault of turbine governor and its solution are analyzed.
Key words: hydraulic turbine governor; twitch fault; solution
引言
SAFR-2000H系列水轮机调速器电气调节装置是应用现代控制理论与微电子技术相结合的一种新型调节控制器，它是基于可编程控制计算机PCC和实时操作系统支持的水轮机调节器。它适用于混流式水轮发电机组、轴流转浆式水轮发电机组、抽水蓄能机组、冲击式水轮机发电组和贯流式水轮机发电机组的转速调节、有功功率调节水轮机的运行控制。
1、水轮机调速器在运行中的故障
水电站水轮机调速器在投运运营一段时间后，液压系统就会呈现出循环性、周期性和机械性的抽动现象，致使水轮机调速器的主阀和引导阀，产生不同幅度和频率的抽动，从而进一步影响到水轮机调速器在投入生产运营后安全稳定运行。水轮机调速器在运行过程中，对水电站水轮机进行安装和改造时，水轮机调速器抽动也是常见故障。若故障没有进行及时处理，则整个水轮机调速器就因机械振动造成损坏，设备出现功能障碍，这样调速器就很难发挥出对水轮机机组起到调整和限定的作用，将会对水电站电力系统酿成很大的安全隐患。
2、水轮机调速器运行中故障发生的原因
水轮机调速器的运行原理多是采用内环控制的方式对其进行结构设置，利用传感器对主阀门、配阀门进行控制，通过传感器所采集到的信息可以将主阀门与配阀门之间的信息进行交换，然后再通过电子信号将水轮机的最终运行结果反馈到工作台上，这样就可以时刻监测到水轮机的运行情况。但是在实际运行过程中却是很难做到这一点，尤其是水轮机的运行状态难以保持一个平衡的状态，又因调速器主阀与配阀门之间所采用的传感器材质是导电塑料的材质结构，所以很容易造成损伤，时间久了便会出现抽动现象，最终影响机械液压的稳定运行。除上述原因外，水轮机导叶端面间隙也会引起抽动故障现象的发生，主阀门抽动故障的发生是导致水轮机调速器发生故障的主要原因。
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3、水轮机调速器抽动故障解决措施
3.1设置压紧行程
设置压紧行程主要是针对水轮机调速器，在水轮机调速器安装或调试时采取压紧行程的一种方式。设置压紧行程的处理措施，必须在停机的状态下才能完成，以免影响调速器的整体结构。压紧行程是水轮机调速器解决抽动的基本方法，也是最简单的调控方法，此类方法仅应用在主阀引起的抽动故障中，需要由专业的维修人员进行设置操作，控制信号的同时，促进信号波动平衡，尤其是信号波动频率，避免影响调速器的性能。
3.2变结构、变参数的自适应控制策略
装置在实时操作系统的任务调度下完成变结构、变参数的自适应控制策略。它的自适应目标是根据工况和装置的工作状态调整算法结构去适应变化，实现安全发电和调节性能的最优化。在装置及其过程量的输入都是正确的时候，自适应策略的目标是优化调速器系统的动态性能，一旦装置及其过程量出现局部失效时，自适应策略的目标是保证水轮机组的安全运行，在系统结构和局部失效类型容许的条件下，执行容错控制策略在保证水轮机组安全的前提降低动态性能品质来维持机组的运行，以减少调速器系统局部故障对发电经济效益的影响。
3.3机组过速保护策略
机组过速保护中，调速器自身的过速保护是重要的第一级保护，它不仅仅是把机组从过速的状态下迅速地控制到额定转速，而且能提供其他保护无法实现的特殊功能。对于法兰西式的水轮机来说，调速器的过速保护是比较简单的，对于这种装置的控制策略中所定义的机组过速就是转速超过额定转速的110%，而不管它在什么工况下发生的，在控制策略的优先级上，只有事故停机控制策略的优先级高于过速控制策略。
3.4水轮机调速器进行滤波处理
当水轮机机组处于空载的状态下，可通过对调速器主配压阀进行调整，过滤影响主配压阀的干扰信号，从而有效的避免水轮机调速器抽动障碍的发生。当水轮机组在稳定运行的状态下，在没有增减信号，同时也没有频率调节的条件下，将比例伺服阀控制信号进行清零，该措施对水轮调速器稳定性能有很大程度上的提高，保证了水轮机机组与伺服阀的工作性能，延长了使用年限。
3.5机组的启动策略
机组的启动策略首先是保证机组的安全。机组能够自动开机的条件是：1，停机令和事故停机令已经复归。2，导叶反馈是正常的。3，自动开机令闭合。
程序把导叶开到安全开度，这个导叶开度保证机组不会发生过速，防止在启动过程中，特别是没有设置齿盘测速的装置在残压比较低或者残压测频故障的机组，发生过速。在导叶开到安全开度后，等待一段时间，这个时间与机组的惯性时间常数有密切关系，也和安全开度的选择有关。在这段时间之后，检测机组的转速是否正常，如果是正常的，保持自动调节，如果不正常，就报警并切换到人工调整导叶开度，来完成机组的启动。
总之，为了提高水轮机的性能，深入研究调速器的抽动故障，解决抽动故障后，完善调速器的运行环境，确保水轮机的运行能够达到国家的标准，由此提供稳定、优质的电能。
参考文献
[1]林繁鑫.水轮机调速器系统抽动故障及其消除措施[J].科技与企业，2015(09):238.
[2]肖冬梅.水轮机调速器主配抽动故障的分析处理[A].江西省电机工程学会.2013年江西省电机工程学会年会论文集[C].江西省电机工程学会:2013:3
论文作者:张志安
论文发表刊物:《电力设备》2018年第10期
论文发表时间:2018/7/26
标签：调速器论文; 水轮机论文; 机组论文; 故障论文; 策略论文; 水轮论文; 过速论文; 《电力设备》2018年第10期论文;