刘长江1 陈超2 唐永钢3
（四川省紫坪铺开发有限责任公司 四川省成都市 610000）
摘要：水轮机的调速系统能够控制水利机组的的运行，直接关系到其操作特性和工作的稳定性。本文针对于目前调速系统监测和故障等方面的情况，分析了调速器的内部结构和工作原理，旨在解决调速器液压随系统出现的故障。应用现代计算机的技术手段，通过改变控制策略，减弱或者避开由故障产生的影响，达到维护调速器机组安全运行，水力工作正常实行的目的。利用仿真技术对实际情况进行试验，结果证明，这些理论和方法具有简单性、稳定性和可靠性。利用改进的故障模式，分析调速器出现的故障，并排查检修，为实现水轮机的高速运行和安全稳定的性质提供数据参考。调速控制系统，影响着电网的正常运行，在发电机机器电力系统中起着非常重要的作用。因此，为了电力系统及相关机组能够顺利的运行，需要快速准确的排查和解决系统的故障。本文研究了调速器的故障诊断问题，并讨论出诊断方法，对液压系统的故障问题采取措施，防止故障影响到其他系统的正常运行，扩大损失，造成严重的后果。本文提出的方法可对水轮机的系统及调速器进行实时的监测，及时发现问题排除故障。
关键词：调速器；故障诊断
引言
自上世纪以来，微机信息处理控制技术在水轮机调速器当中被广泛应用，其强大的信息记载能力和逻辑数字处理能力大大提高了调速器的稳定性和安全性。近年来，处理和排除故障的原理和方法更是越来与受到重视。本文采用人工智能技术将可靠控制与智能控制相结合，发现在实际应用做能够及时的进行故障检测及排除。并在此基础上，提高系统的稳定性，进行参数优化。进行了仿真时试验并记录了试验数据。
1.故障诊断方法原理
目前线性系统是诊断故障研究中的重点，在水轮机危机的系统主要包括液压设备转换装置，机械手臂和电气等部分。因此，将水轮机的系统进行一个建模，使之在建模的基础上，用数据和图示来研究和表示诊断故障中会遇到的问题。只要方法是在建模上设计出被诊断的状态观测器，当系统不存在故障时，实际情况就和建模一样，如果系统出现故障，那么两者就会出现差异，在建模上故障的位置将会非常的清晰直观。状态观测器如右图所示。模型的输入情况于实际的输入情况是完全一致的。在设计状态观测图时，选择增益矩阵G，配置的极点与其所期望的极点位置决定了状态观测器的性能，在观测中必须保证估测的快速性，才能使状态估计值的精确度最高。
2.FMECA式分析
对水轮机以FMECA的方法进行系统式的分析，得出的结果较为全面，可以快速掌握关键性的故障，通过对监测数据的分析，还可以对故障进行概率统计，做预知性的故障排除。数据以水轮调速器自动开机过程缓慢为例，对相关数据进行测量统计，并分析计算，结果如下表。
水轮机的系统主要有以下几个部分：液压转换装置、液压放大、位置反馈等。如右图所示。
调速器系统主要具有以下几点优势：
它能够使机组内部空载和负荷稳定运行，在开停机过程中不收到信号干扰的影响。
调速器的调节功能有以下：转速调节、功率调节和开度调节共三种调节模式。调节方式比较灵活，在机组内部能够进行自主调节，也可采用人工辅助调节模式。由于采用的改变参数式调节，使得调节过程更加完善和简单。
在出现问题故障的时候，调节器或者机组内部会发现问题，并检测故障发生的位置和程度大小，通过反馈传输给护理人员，这种调速器不仅能够传送故障信息，还能够报警，以便机组护理人员及时处理故障。
一般来说，调速器能够在离线的情况下进行在线测试和调试功能，这是应用于机组内部的实时显示功能，它拥有在线仿真和机组性能调试功能。它能够自主的检测并调试部分小型故障。并能够将检测和调试记录在维护日志上，自动生成数据报告，以便工作人员了解数据，作为参考。
4.建模中诊断故障
通过建模，观测出模型中的各项数据，将以整合，组成一下图示和分析结果。
下图是对于反馈误差故障的开度差响应，测量过程中频率起伏较大，说明对于误差的反馈开度差较大。
从上述数据中可以看出建模的有限作用。在诊断故障的过程中将其与一般的频率反馈系统等进行区别，发现此种建模可以清晰快速的判断出系统故障得到发生位置及数量。参考模型要求在制作模型时对于实体足够了解，其原理，内部结构，以及运行方式都必须掌握，计算的过程较为繁多，因此，对于调速器，运用此类比较简单的系统时效果较为突出。
5.部分可控故障的解决方法
在高智能微机调速器中，计算机输出的只是信号是直接在机体内部进行整合后的数据，控制信号和反馈信号在计算机内自行进行分析处理后转为命令对系统发出指令。
当液压伐卡涩出现故障时，控制输出对液压随动部分施加信号，此时调速器发出警报，随着信号的转换，控制处中断输出。如果故障被解除，卡涩故障恢复正常。如果故障没有被排除，依然存在，检测器和机组机组转速变化，如遇紧急情况，自动停机系统将会被触发，启动紧急停机。
当反馈信号消失时，调速器仍能保持一直输出，虽然能够让接力器保持在原有位置，但不能够自主进行调节，并且这种状况纪委不稳定。如果要让调速器实现自主调节，可以采用以下方法：
延长可控制的周期，但要特别注意，这种情况下不能太长，具体数值可根据实际情况进行调整。
自动搜寻液压平衡点对应下的输出数值，并取消接力器控制的环节。
6.总结
本文分析了调速器的内部结构和工作原理，给出多个数据证明了调试器故障排修原理的可行性，为实现水轮机的高速运行和安全稳定的性质提供数据参考，但是在数据的精确度上，还需提高与改进。本文应用智能技术检测并排除故障，告别了以往复杂的计算过程，得到的结果更加清晰直观，过程也更为简单快捷。在故障诊断定位的基础上，通过控制策略的方法来解决。对液压系统的故障问题采取措施，防止故障影响到其他系统的正常运行，扩大损失，造成严重的后果。本文提出的方法可对水轮机的系统及调速器进行实时的监测，及时发现问题排除故障。
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论文作者:刘长江1,陈超2,唐永钢3
论文发表刊物:《电力设备》2015年5期供稿
论文发表时间:2015/12/22
标签：调速器论文; 故障论文; 系统论文; 水轮机论文; 机组论文; 液压论文; 建模论文; 《电力设备》2015年5期供稿论文;