水轮机调速器系统抽动故障及其消除措施

 【摘要】在水轮机调速器系统运行当中，有时会出现抽动故障，引起这种故障的原因主要在于水轮机调速器系统设计中存在缺陷以及运行环境不良等多种因素。抽动故障的出现严重影响到水轮发电机组的运行，使得水轮发电机组的功能受到影响。要想解决这种故障，就要对水轮机调速器系统进行全面的分析，并采取有效的措施，对故障进行消除处理，从而保障水轮发电机组的平稳运行。本文就水轮机调速器系统抽动故障及其消除措施进行了简要的探究，仅供参考。 
　　【关键词】水轮机；调速器系统；抽动故障；消除措施 
　　由于部分厂商的设计存在缺陷，以及现场运行环境的影响，使得水轮机调速器会出现抽动问题，严重影响到水轮机的运行安全。这种抽动故障属于一种偶发性故障，在处理上具有一定的难度，无法对这种故障进行有效的根除，使得设备的运行安全无法得到保障，一旦这种故障爆发出来，造成极其严重的安全事故。因此，要注意对水轮机调速器系统中的各种硬件和软件进行合理的调整，优化水轮机调速器系统，同时注意对水轮机运行的环境进行必要的考察，保证水轮机设计的安装质量，以使水轮机能够正常的运行。 
　　1.水轮机调速器系统抽动故障分析 
　　水轮机的抽动故障主要是指机械液压系统出现抽动、引导阀及主配压阀出现上下抽动的问题。有些水轮机调速器在运行一段时间后，由于自身存在的安全隐患，容易出现抽动故障。一般而言，水轮机调速器出现抽动的频率范围在3-10Hz之间，并且抽动的幅值在0.5-2.0mm之间。部分的相关维修人员会采用将主配压阀传感器重新移动到中心位置，或者是更换主配压阀传感器，会使得抽动问题得到一定的改善，但是这样的方法毕竟只能够起到暂时的作用，仍然无法对抽动故障进行有效的根治。 
　　2.引起抽动故障的原因 
　　2.1由图1水轮机调速器系统结构可以看出。水轮机调速器主配压阀阀芯位移传感器主要是用来进行主配压阀活塞的位移，其可以作为一种转换的电气信号，对调速器中传输的信息做到及时的收集和处理，从而依据传输的信息对主配压阀的位置进行有效的监测。如果水轮机在一种不平衡的环境下进行运行，水轮机中的主配压阀位置没有定期进行有效的调节，则会使得水轮机调速器在运行的过程中，出现不平衡的现象，这样就会引发水轮机调速器系统出现抽动故障，这种故障的出现会造成水轮机中的调速器出现磨损的问题，从而进一步加剧了水轮机调速器的不平衡，使得机械液压出现抽动的故障，对水轮机的安全运行造成极其严重的影响。 
　　2.2水轮机导叶反馈信号的波动频率较大。也会造成水轮机调节器出现抽动故障。在水电机组安装容量一定的情况下，对水轮机调速器控制装置进行安装，一般来说，控制装置主要被安装在发电机层，其与导叶接力器管路足有10m以上的距离，这样的长距离，会使得机组在运行的时候，所产生的振动幅度相对较大，而振动幅度的加大会使得输出的信号受到干扰，从而无法连贯并且及时地进行信息的输出，从而造成了主配压阀出现抽动的现象。随着振动的频率的变化，导叶反馈也会发生一定的变化，这样就会使得控制系统无法进行信息的收集，控制系统无法掌握内部振动的情况，无法对抽动现象进行有效的控制，从而使得抽动进一步的加剧，这就会引发水轮机调速器主配压阀出现上下抽动的现象，从而影响水轮机的运行。 
　　3.消除措施 
　　在水轮机调节器出现抽动故障时，要注意对水轮机调节器系统进行全面的分析，确定水轮机调节器系统出现抽动的原因，从而根据造成抽动故障出现的原因采取针对性的消除手段，例如，造成水轮机调节器系统出现抽动故障的原因为控制系统出现问题，则需要采取的消除措施就是对程序进行有效的修改，逐步的完善水轮机调节器系统的性能。而如果硬件上出现了问题就需要对硬件进行及时的调整或更换，比如导叶反馈出现问题，就需要对导叶反馈的安装方式进行改进，选择更加稳定的安装位置，以减少出现磨损的现象。 
　　在对造成水轮机调节器出现抽动故障的原因进行全面的分析后，要采取具体的措施对抽动故障进行消除，主要的措施包括以下几个方面： 
　　3.1设置压紧行程。水轮机在停运期间，要注意对电气压紧行程进行合理的设置，可以设置一个负电压来对主配压阀信号进行控制，通过控制信号，可以平衡信号的波动频率，使得水轮机在停运期间能够不受信号的影响，而出现抽动故障。 
　　3.2修改数字阀控制和优化参数。在数字阀调节进入开度死区时，延时停止数字阀输出，延时时间可在人机界面设置。采用增强PID算法，并分别对比例伺服阀和数字阀控制状态下的调节参数进行优化，尽量减少或避免调速器的抽动，保证调节顺畅。 
　　3.3更换导叶反馈及安装位置。导叶反馈采用直线电位器形式，安装在导叶接力器支座上，因此，开机后导叶反馈振动较大，反馈信号出现波动，使调速器发生抽动现象。通过改变导叶反馈装置形式，并将机械转换装置安装在水轮机层，避免了振动干扰。 
　　3.4更换主配压阀阀芯位移传感器。根据差动变压器工作原理，将位移传感器套在线圈中的铁芯在管内移动，能实现位移测量。通过更换为该非接触式位移传感器，较好地解决了主配压阀阀芯位移传感器平衡点易磨损的问题，完全能够满足水轮机调速器长期运行的要求。 
　　4.结语 
　　由于水轮机调速器系统是一套自动控制系统，某一个环节出现问题，就有可能使整个调速器系统不稳定。实际上，水轮发电机组的工况不同、水轮机调速器所选用的某些器件不合适都有可能造成调速器系统不稳定。因此，需要结合多方面因素进行综合分析，逐步完善水轮机调速器性能，以提高自动控制设备的可靠性，在保证水轮机调速器系统本身可靠稳定运行的同时，满足水轮机调速器的标准，达到电网的响应要求。