摘要：根据机组在运行中出现转轮桨叶和导叶不能自动协联运行的故障现象，本文对该故障现象进行了原因分析，并提出了合理的处理方案，希望能为读者提供一种新的思路。
关键词：水轮机发电机组调速器；导叶；浆叶
引言
四川雅安龟都府电力有限责任公司为国家电投四川电力有限公司的下属子公司，其所属龟都府电站总装机容量3*21MW，属低水头河床式电站，设计年发电量3.06亿千瓦时，安装有3台阿尔斯通生产的GZ4B039-WP-480型灯泡灌流机组，额定水头12m。
1 设备运行情况
1.1基本情况
龟都府水电站3号机组于2009年11月投运。机组配套调速器采用的是武汉长控所生产的GLK-100K-6.3微机双调节型调速器，该调速器是专为贯流式水轮发电机组研制的新型电液调速器。它采用了武汉长江控制设备研究所的两项专利技术：“水轮机调速器的电液比例随动装置”和“水轮机调速器的电动集成随动装置”。其电气部分采用可编程序控制器（PLC），配以比例集成式电液随动装置及相应的油压装置，构成一个完整的电液调速器，完全满足贯流式机组对调速器的各项技术要求。其主要特点为：
1.1.1电气部分以可靠性极高的可编程序控制器为其硬件的主体，软件采用统一的时变参数控制策略，可适时辨识空载、并网和孤立运行等不同工况，可靠性高，稳定性好，带孤立负荷能力较强；
1.1.2具有残压测频，频率跟踪等功能，能快速并网；
1.1.3能够按转速、水位或给定负荷进行自动调节，具有数字协联及波动控制的功能；
1.1.4触摸显示屏能显示调速系统的运行状态和主要参数，如机组频率，电网频率，导叶开度，桨叶开度，调节器输出，协联输出和调节器的诸参数，具有多种显示界面，能显示调速系统的动态过程数据；
1.1.5以PLC专用通讯协议方式方便地实现与上位机的通讯；
1.1.6用电液比例阀直接控制主配压阀，结构简单，调整方便，可靠性高，耗油量小；
1.1.7电气故障时，可自动地保持机组故障前所带负荷，并切换为手动模式运行。
1.2异常情况
2018年10月25日14：20，电站3号机组在开机并网后带负荷过程中发现机组转轮桨叶不能开启，桨叶与导叶无法协联运行的故障，机组被迫停机退出运行。发生故障时，机组导叶可以根据有功功率的给定自动开启到需要的开度，而桨叶一直处于全开位，机组振动和噪声增大，所带有功功率较正常情况下需要的导叶开度变大。
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2 故障原因分析
发生故障后直接的现象是机组桨叶处于全关位，而引起桨叶全关的主要原因有以下几点：
（1）调速器桨叶控制阀机械中位问题。当调速器的控制阀（如比例阀、引导阀、主配压阀）机械中位发生变动，如中位偏向关机侧或阀芯卡阻在关闭桨叶侧，桨叶将关闭至全关位，使桨叶与导叶无法协联运行。
（2）机组受油器问题。当机组受油器的开启、关闭腔“O”密封圈损坏或浮动瓦磨损量过大时，受油器的开启、关闭腔会发生窜油，在转轮活塞的重力及外力作用下，桨叶将关至全关位，使桨叶与导叶无法协联运行。
（3）转轮桨叶接力器问题。机组转轮接力器活塞与活塞缸产生磨损，使桨叶接力器开启、关闭腔发生窜油，桨叶也会关至全关位，使桨叶与导叶无法协联运行。
（4）桨叶开度或导叶开度传感器故障的原因。当桨叶开度或导叶开度传感器故障，为了确保机组稳定运行，调速器PLC程序都会切除轮叶控制，也将使桨叶与导叶无法协联运行。
3 故障部位判断
对故障原因全面分析后，为快速准确确定故障部位，电站采取了先易后难的方式，对设备故障部位进行了初判。
（1）对3号机组调速器桨叶侧油路控制阀机械中位进行了检查。检查调速器的控制阀（如比例阀、引导阀）机械中位是否发生变动，其中位是否偏向关机侧或阀芯卡阻在关闭桨叶侧，经检查各阀正常。由此可以排除调速器桨叶侧油路控制阀的问题。
（2）机组受油器和桨叶接力器问题的排查。在机组带负荷运行时，将3号机组调速器桨叶控制方式切至现地“电手动”，操作桨叶开启旋钮开关，发现可以正常操控桨叶（全关到全开、全开到全关），且统计机组漏油箱漏油泵启停间隔时长较往天也无明显的变化，检查下游尾水也无浮油。由此又可以排除机组转轮桨叶接力器和受油器问题。
（3）机组桨叶开度或导叶开度传感器故障的排查。将机组停机后落下尾水门，做好各项安全措施后，首先采用“电手动”模式缓慢操控桨叶，整个操控过程开度指示仪表及受油器处的桨叶机械反馈装置运行都很平缓，无任何跳变现象，由此可以初步排除桨叶开度反馈传感器的问题。接线来再对导叶传感器进行排查，将导叶控制方式切至现地“电手动”，缓慢的开启导叶；当开启至30%开度时，发现开度显示仪表有一轻微的摆动现象；再次开启导叶，当开启50%开度时，发现开度显示仪表又有一轻微但较前一次更大的摆动现象；继续开启导叶，当开启75%开度时，发现开度显示仪表就有一次很明显更大的摆动现象，开度从75%一下就自行减小的55%后又升到75%的现象。由此故障原因可以初步确定为：导叶开度传感器的故障后，为确保机组安全运行，调速器PLC程序切除了轮叶控制，桨叶一直处于全关位，从而致使桨叶与导叶无法协联运行。
4 故障的处理
在做好安全措施后，拆掉旧的导叶接力器上的拉线位移传感器（型号ASM CLMZ41-CE1A1K2100），更换上新的备品后在调速器电柜触摸屏上重新调整开度零位，为提高开度测量的准确性，可让开度略微有一点，在0.5%左右可以。调试好后，开机检验故障处理的正确性，经开机带负荷试验，机组桨叶可以正常跟同步随导叶的开启，协联正常。
5 结束语
龟都府水电站3台发电机组导叶位移传感器更换后，桨叶协联恢复了正常运行，近一个月的运行及多次的开停机操作，均为再发生桨叶与导叶不协联的现象。因此证明本次故障原因分析和判断都是正确的，采取的措施及时有效，提高了电站设备运行的安全性和发电的经济性。
论文作者:王伟
论文发表刊物:《基层建设》2018年第35期
论文发表时间:2019/1/7
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