摘要：水轮机调速器在整个水电站水处理系统中居于核心位置，其日常运行稳定性直接关系到市场供电作业的顺利进行，进而对整个水电站的经济及社会效益产生影响，所以必须对水轮机调速器发生故障的原因进行全面分析，并给出合理的解决方案，确保水轮机调速器的稳定、可靠运行。下面主要以水轮机调速器系统抽动故障为基础，针对水轮机调速器的结构原因及出现该故障的原因进行分析，并在此基础上给出具体消除故障的方案，希望可以为同行业人士的研究提供一些借鉴与帮助。
关键词：水轮机调速器系统；抽动故障；消除措施
水轮机调速器系统在实际运行过程中，可能会出现抽动故障的问题，之所以会出现这种故障，主要是因为系统设计上存在缺陷或者是运行环境不佳等，一旦系统运行过程中出现了抽动故障，将会对水轮发电机组的运行造成严重影响，进而影响水轮发电机组正常功能的发挥，要想有效的解决这类故障，就必须全方位分析水轮调速器系统，并采取有效措施消除这种故障，从而确保水轮发电机组运行的平稳、可靠。
1水轮机调速器结构原理
水电站调速系统的组成部分主要有调速器电气柜、调速器压油装置、调速器液压操作及执行机构及测频装置等，其中调速器电气柜主要包括PLC、显示触摸屏、测频装置、接线端子及输入板件等部分，调速器机械柜共有液压操作及执行机构及伺服驱动器组成，液压操作及执行机构则包括紧急停机电磁阀、主配压阀及双滤油器等装置，油压装置则包括调速器集油箱、压力油泵、压力油罐、压力油罐补气装置等部分组成。机组调速器测频回路共有三条，其中一条是机组齿盘测速，一条是机段PT测频，另外一条是母线PT测频。导叶控制原理在于按照反馈值偏离给定值偏差的信号，通过利用微机调节器PID运算后，通过伺服电机位移转换器将电信号转换成机械位移信号，从而通过调整导叶开度改变水轮机中进入的流量，最终达到控制水轮发电机组出力与转速的目的。
2水轮机调速器系统抽动故障及原因
水轮机抽动故障主要是指出现机械液压系统抽动、主配压阀及引导阀上下抽动的问题。一些水轮机调速器经过一段时间运行之后，由于其自身就存在一定安全隐患，因此很容易会出现抽动故障，通常来说水轮机调速器抽动现象出现的频率在3~10Hz之间，抽动幅值位于0.5~2.0mm之间。一些维修人员在故障维修过程中会将主配压阀传感器移动至中心位置上，或者对主配压阀传感器进行更换，这种维修的方式会对抽动问题起到一定改善作用，但是这种方式所起到的作用毕竟是暂时的，根本无法有效根治抽动故障。
2.1水轮机运行环境不平衡造成的抽动故障
主配压阀芯位移传感器的作用在于控制其活塞的位移，或者也可以将其看成是一种可以转换的电器信号，及时收集并处理调速器传输的信息，并按照传输信息有效监测主配压阀的位置。如果水轮机一直都在不平衡环境中运行，没有定期调节主配压阀的位置，这种情况下水轮机调速器在实际运行过程中可能会出现不平衡现象，这时水轮机调速器就会出现抽动故障，一旦出现该故障就说明水轮机调速器出现了磨损问题，水轮机调速器不平衡会进一步加剧，造成机械液压抽动故障的发生，严重影响水轮机的安全运行。
2.2水轮机导叶反馈信号波动频率大造成的抽动故障
如果水轮机导叶反馈信号自身的波动频率较大，也可能会出现水轮机调节器抽动故障的问题，若安装容量是一定的，需要安装水轮机调速器控制装置，在发电机层安装控制装置，这时注意要与导叶接力器管路之间保持超过10m的距离，这种距离下加大振动幅度时输出信号将会受到影响，导致信息无法及时输出，造成主配压阀抽动问题。同时随着振动频率发生变化，导叶反馈也会随之发生一系列变化，这时根本无法有效收集相关信息，也无法有效掌握系统内部振动的具体情况，也就无法达到有效控制抽动现象的目的，导致抽动问题进一步加剧，进而出现主配压阀上下抽动的问题，对水轮机运行造成严重影响。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3水轮机调速器系统抽动故障消除措施
一旦水轮机调节器有抽动故障出现，就必须展开全面分析，以确定抽动故障出现的原因，结合出现抽动故障的原因确定消除故障的手段，如果造成水轮机调节器系统抽动故障的原因是控制系统出现了问题，这时就需要修改相关程序，以达到完善系统性能的作用；如果硬件上出现了故障，就必须及时更换或调整硬件，如果导叶反馈有问题出现，则需要改进导叶反馈安装的方法，并注意选择更为稳定的安装位置，这样才能减少磨损问题的出现。全面分析造成水轮机调节器抽动故障的原因之后，即可确定消除抽动故障的原因，具体来说，其措施包括下面几种。
3.1合理设置压紧行程
水轮机停运过程中，应注意对其压紧行程的设施，合理设置电气压紧行程，具体来说可以设置一个负电压，以达到控制主配压阀信号的作用，通过这种方式有效控制信号，就可以达到平衡信号波动频率的作用，这样一来，水轮机停运过程中即可不受到信号的影响，从一定程度上避免抽动故障的出现。
3.2修改数字阀参数
待数字阀调节进入到开度死区的时候，数字阀输出延时停止，这时延时的时间会在人机界面上设置，利用增强PID的方法即可分别按照适当比例优化伺服阀、数字阀控制条件下的调节参数，通过相关参数的调节可以达到尽量减少或者避免调速器抽动的作用，从最大程度上确保调节顺畅。
3.3更换导叶反馈、安装位置
通常情况下导叶反馈都是按照直线电位器的形式来安装，具体来说需要在导叶接力器支座上安装，这样在开机之后由于导叶反馈振动比较大，这时反馈信号就会有波动现象出现，进而出现调速器抽动的现象。而改变导叶反馈装置的形式，同时在水轮机层安装机械转换装置，通过这种方式即可有效避免振动和干扰。
3.4更换阀芯位移传感器
从差动变压器工作原理来看，位移传感器套线圈铁芯都在管内移动，通过这种移动可以实现位移测量，通过移动位置的更换，将其更换为非接触式位移传感器，即可很好的解决主配压阀阀芯位移传感器面临的平衡点容易磨损问题，这样即可有效满足水轮机调速器正常运行的相关需求。
结语
综上所述，水轮机调速器系统为自动控制系统，一旦其中一个环节出现了问题，则整个调速器系统都会面临不稳定。事实上水轮发电机组工况不同、调速器选择的器件不合适等因素，都可能会造成系统不稳定，由于调速器自身云因或其他因素影响，会造成机械故障率较高，因此，必须结合多方面因素展开全面分析，进一步完善水轮机调速器的性能，在平时的工作中注意加强对设备的维护和管理，以便及时发现和解决问题，确保发电站运行的安全性与可靠性，进而提升自动控制设备可靠性，不仅要确保水轮机调速器系统稳定运行，同时还要满足水轮机调速器的使用标准，从最大程度上满足电网响应要求，最终促进其经济与社会效益的实现。
参考文献
[1]戴宗泉. 基于PCC的步进式水轮机调速器软硬件系统分析[J]. 中国水能及电气化,2012,(08):38-41.
[2]徐洪聪. 小议水电站水轮机调速器常见故障原因分析及处理方案[J]. 科技风,2014,(16):28.
[3]王丽娟,潘熙和,张应文,朱建勇,黄业华. 水电站冲击式水轮机调速器技术发展历程及研究[J]. 长江科学院院报,2013,30(05):92-96.
[4]章杨帆,刘涤尘,梁姗姗,彭昌勇. 考虑励磁和调速器系统的水电机群等值建模[J]. 武汉大学学报(工学版),2017,50(02):245-250.
作者简介
刘小明（1978年5月—），男，籍贯（江西省吉水县），工程师，主要从事水电站水轮发电机组营业技术工作。
论文作者:刘小明,邹茂娟
论文发表刊物:《电力设备》2017年第31期
论文发表时间:2018/4/16
标签：调速器论文; 水轮机论文; 故障论文; 系统论文; 水轮论文; 信号论文; 反馈论文; 《电力设备》2017年第31期论文;