摘要：水电站调速器作为水电站发电机组自动化控制的关键设备之一，主要用来调节发电机转速和维护系统频率稳定，其运转状况的好坏直接关系到整个系统的稳定运行。本文在对水电站调速器的概况进行介绍的基础之上，总结出水电站调速器运行过程中常见的故障问题，针对不同的故障问题结合以往工作经验提出对各类故障问题的合理处置方式，从而做到提前预防、及时处置，将故障损失降到最低，确保水电站的安全高效运行。
关键词：水电站；调速器；故障原因；故障处理
1引言
经济社会的高速发展带来社会电力需求量的不断增加，给水电站及其电力设备的安全稳定运行提出了更高、更严的要求，电力设施的任何部位出现问题，都有可能导致整个电力系统在短时间内受到直接影响，从而很大程度上影响到经济社会的生产和人类生活。调速器作为水电站发电机组必备的设备之一，也是自动化控制的关键设备之一，其作用主要是调节发电机转速和维护系统频率稳定，一旦发生故障，将影响到整个系统的稳定运行[1]。本文通过开展水电站调速器常见故障问题的分析研究，以期能针对可能出现的问题，提前预防可能出现的风险，同时在问题出现时能及时的提出解决的方案，将故障损失降到最低，具有很重要的研究意义。
2 水电站调速器概况
水电站调速器是水轮发电机组的核心，主要包括调节控制器和机械液压系统，它的主要任务就是保证水轮发电机组以额定的转速稳定运行，保证发电机的频率稳定，并维持电力系统的负荷平衡，同时根据自动化控制命令完成开关机、负荷调整等操作，当机组的负荷发生变化或者有外部干扰时，能够保证机组的转速变化在阈值范围之类，并且能够迅速调整状态以适应新的工况运转[2-3]。水电站调速器，可以用于检测水轮机的转速以及调整转速的大小，可以用于控制水轮机流量，控制机组开机、停机、紧急停机，以及增减负荷。所以说，水电站调速器主要是对水轮机以及配套设施的引水系统进行调节，通过改变进水的水量来对发电机的转速进行调节，调速器在运行的时候可以和计算机监控系统进行连接，这样可以更好的进行操作，不仅可以保证发电机的运行安全，同时还能更好的维持仪器、设备的运转情况，实现实时监控。
3 水电站调速器故障原因分析
3.1 水力方面的因素
水电站发电机组的水轮机主要通过水力的冲击来带动水轮机的旋转，从而实现机械能向电能的转化，引水系统中通过水流的压力脉动来带动水轮机的转速发生脉动，所以说调速器的故障很大一部分因素来源于水力方面。常见的有水轮机的过速故障，即水轮机的转速超过了额定的转速，如果机组的转速一直升高到超过额定值的140%以上，此时，水轮机转动部件受到的离心力也会急剧增大，从而使得水轮机发生摆动或者剧烈抖动，必然会对调速器的正常运转产生影响。此外，调速器的灵敏性也是主要影响因素之一，老式的调速器已经无法满足现在的发展需求。
3.2 机械方面的因素
如果发电机组多台设备同时并网运行，将会导致运行的功率过大，或者当发电机组出现空载运行时，会出现受力不均匀的现象等，都会导致导叶接力器振幅等幅或者非等幅周期性的快速往复位移，即出现剧烈抖动现象，影响发电机组的自动平衡系统，导致主机本身发生摆动或者剧烈抖动，对调速器的正常运转产生影响。机械方面的故障还有可能是电液转换器故障导致的，会出现调速器运转过程中液压随动系统不受各种操作或者控制命令的控制，即操作面板的显示器上显示工作状态一切正常，但是电液转换器却不能正常运转。
3.3 电气方面的因素
一是主控单片机的故障。在启动发电机时，主控单片机出现死机现象，使得调速器单片机不能按照正常程序启动工作，也会影响调速器的正常运转，虽然显示器的面板上显示状态为正常，但是电液转换器无法正常运转。
二是开度、开限等反馈表指示不一致的故障。主要表现为开度的仪器指示与导叶的实际开度之间出现不一致的现象，当前的水头下开度不符合实际出力，导致平衡表显示出不平衡的状态；还有一种是在手动的运行状态下，调速器的开度仪器指示比开限指示超前，当前的水头下开度不符合实际出力，而导叶的开度符合开限的指示值。
3.4 其它方面的因素
感应阀、补气阀的故障。感应阀和补气阀都是调速器的调节装置，虽然是小小的零部件，但是在水电站的正常运转中起到非常关键的作用，如果出现故障，调速器在运行过程中会存在很大的安全隐患，如果内部积攒的能量过多而无法释放，严重时会对作业人员的生命安全造成很大的威胁。通常，感应阀或者补气阀出现故障时，油泵会出现加压异常现象，罐内的油压过高会带来很大的爆裂危险，如果形成了负压则会导致油罐发生变形，无法继续使用，这无形之中增加了水电站的运行成本。
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压油罐漏油的故障。压油罐是调速器的动力装置，调速器运转过程中如果供油不足，会严重影响调速器的调节机制，从而影响水电站的正常运转，降低水电站的运行效率。压油罐漏油的故障主要表现为罐口或接力器部位出现渗油现象，如果此类问题未能及时发现并处理，会导致大量的油外漏使得压油罐内的油位降低，无法正常对调速器进行供油，导致供油量不足，影响水电站的正常运转。
4 水电站调速器故障处理办法
4.1 水力方面故障处理
对于水轮机过速的故障，首先应查看过速保护装置是否运行正常，如果水轮机过速保护不正常，应立即手动操作紧急迫使水轮机停机，甚至直接关闭水轮机的主阀。如果是调速器出现异常引起水轮机过速运转，即使水轮机的转速还没有达到过速保护值，也应该尽快关闭主阀，以避免出现失控现象，造成水轮机各部件之间的相互碰撞，出现更大的损坏。针对调速器的发展更新问题，老式的调速器在操作速度方面已经无法满足使用需求，需要提升调速器的操作速度、灵敏性等，来适应发展需求，数字化设计就是一个很好的应用与发展，可进一步提高水电站的建设水平。
4.2 机械方面故障处理
调速器在运转过程中，如果发现工作机组的运行功率不断的出现跳跃浮动现象，或者压油泵出现启动异常频繁现象，或者调速阀出现上下起伏运动等，都属于不正常的运转现象，此时，一定要停止运行，快速开展检修工作，避免造成更大的影响，带来更大的损失。对于电液转换器故障的问题，有可能是油质出现问题，或者是有杂质进入到了电液转换器中阻碍其正常运行，在检修过程中需采取手动或者自动的方式来切换调速器，如果是有杂质进入，需清洗活塞，不断的往返运行，直至杂质完全清除。当然，也有可能是主控单元出现损坏或者是工作回路出现断线等故障导致的，这就需要手动来关闭机组，待机组停机后进行故障检修。
4.3 电气方面故障处理
主控单片机故障的主要原因是单片机复位控制电路出现问题，针对这类故障的检修和处理，可以通过对单片机进行复位操作，或者重新上电处理，但是得在确保机组运转正常的情况下才能开始发电，等待到机组停机后再进行检修和处理工作，用万用表、示波器等测试设备测试故障电路，将故障零部件逐个查明，并对其进行针对性的处理，直到所有的故障问题全部解决为止[4]。
对于开度、开限等反馈表指示不一致的故障处理，一般要先考虑机械部位是否出现故障，在确保机组设备全部停机的状态下，开展相应的故障排除工作，对于此类故障的检修工作则相对比较简单。
4.4 其它方面故障处理
感应阀、补气阀出现异常时，最显著的反应是压油罐的油位下降或者是油罐内的压力出现不稳定现象。对于感应阀的检修，主要是基于经验的积累，可以对感压阀进行技术调整，卸下原有的感应阀进行重新组装，根据已有经验调整其到达合理的位置和合适的松紧程度。对于补气阀的检修主要是根据信号来进行检测，在检测系统内部，如果出现补气阀的故障问题，一般内部的检测系统就会自动报警，作业人员在接收到报警信号后，及时采取相应的措施，可以避免出现更大的麻烦。
对于压油罐漏油的故障排查，一般调速器压油罐都会安装自动检测装置，来检测漏油的位置。根据以往经验，大多的此类故障都是出现在接力器上，所以检修时首先要查看接力器的零部件状况，看是否有连接松动。如果接力器及其零部件都正常，那有可能是油质的问题，由于劣质油中含有的大量杂质会堵塞接力器的孔隙，使油不能正常流过而出现向外渗出现象，所以针对此类问题的处理，除选取优质油外，还要定期疏通输油管路，确保管路畅通，这样才能有效改善漏油现象发生。
5 结语
调速器作为水电站发电机组自动化控制的关键设备之一，主要用来调节发电机转速和维护系统频率稳定，其运转状况的好坏直接关系到整个系统的稳定运行。因此，开展水电站调速器常见故障问题的分析，不仅能针对问题提前预防可能出现的风险，也能在问题出现时及时的提出解决的方案，将故障损失降到最低，意义重大。
参考文献：
[1]王璐.水电站调速器常见故障和处理办法分析[J].电工技术，2018（22）：18-19+81.
[2]杨向前.浅析水电站调速器常见故障与检修方法[J].黑龙江科技信息，2015（30）：1.
[3]赵远新，赵喜波，宋洋洋，张春龙.水电站调速器典型电气故障分析及处理方法[J].内蒙古电力技术，2018，36（06）：66-70.
[4]李利坤.试析水电站电气设备检修策略及具体措施[J].智能城市，2018，4（18）：149-150.
论文作者:刘献发
论文发表刊物:《电力设备》2019年第7期
论文发表时间:2019/9/17
标签：调速器论文; 水电站论文; 水轮机论文; 故障论文; 机组论文; 转速论文; 油罐论文; 《电力设备》2019年第7期论文;