【摘要】本文研究的主要內(nèi)容是水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用和故障維修，文章主題分為三個(gè)部分。第一部分概述水輪機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)，具體講述水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和調(diào)速器的工作量；第二部分主要講述水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用，詳細(xì)說明了水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的工作原理和應(yīng)用的發(fā)展前景；第三部分討論水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的故障維修問題，先分析了水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)運(yùn)行階段的故障特征，然后說明相應(yīng)的維修方法。

【關(guān)鍵詞】水電行業(yè)；水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)；故障維修

水輪機(jī)調(diào)速器是一種輔助設(shè)備，通過配合電站二次回路，配合微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，完成水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組的開停機(jī)、增減負(fù)荷、緊急停機(jī)等任務(wù)，是水電站發(fā)電機(jī)組的重要的輔助設(shè)備之一。液壓技術(shù)和自動化技術(shù)帶動水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)發(fā)展，目前水輪機(jī)調(diào)速器品種繁多，其性能和靈活性設(shè)計(jì)更加優(yōu)異。水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)優(yōu)劣是發(fā)電機(jī)組是否安全的重要影響因素。實(shí)際生產(chǎn)過程中，水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)會出現(xiàn)故障，影響機(jī)組正常工作，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)效益下滑，所以要及時(shí)發(fā)現(xiàn)并排除故障，做好故障維修。筆者對水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行了分析，探討了水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用以和故障維修的幾種方法，僅供交流參考。

1、水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)概述

1.1水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

水輪機(jī)調(diào)速器是水電系統(tǒng)中最重要的結(jié)構(gòu)之一。水輪機(jī)根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷變化類調(diào)節(jié)輸出功率，保證電頻穩(wěn)定。調(diào)速器主要有控制部件和執(zhí)行部件兩部分組成?？刂茖ο笥兴啓C(jī)、水輪機(jī)引水系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)負(fù)載。通常情況下，人們將調(diào)速器、調(diào)速器控制對象看做一個(gè)整體，叫做水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)是非線性的非最小相位系統(tǒng)，非常復(fù)雜。

1.2調(diào)速器工作容量簡介

一般情況下，中小型調(diào)速器的工作容量是用接力器工作容量來表征，大型調(diào)速器用主配壓閥活塞的直徑和工作油壓來表征。工作容量是指設(shè)計(jì)油壓下接力器活塞作用力和接力器全行程的乘積，單位是N.m。目前工作油壓一般控制在16Mpa，中小型調(diào)速器工作容量一般為300000N.m；工作油壓控制在4.0Mpa到6.3Mpa，大型調(diào)速器的工作容量為80mm，100mm，150mm，200mm。

2、水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用

2.1水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展應(yīng)用

我國水輪機(jī)調(diào)速器的發(fā)展經(jīng)歷了五個(gè)階段，分別是機(jī)械液壓調(diào)速器、電子管電液調(diào)速器、晶體管電液調(diào)速器、集成電路電液調(diào)速器和微機(jī)電液調(diào)速器。微機(jī)調(diào)速器的電氣控制器包括兩個(gè)部分，分別是可編程邏輯控制器（簡稱PLC）和可編程計(jì)算機(jī)控制器（簡稱PCC）。在微機(jī)調(diào)速器的液壓隨動系統(tǒng)中，電液轉(zhuǎn)換器有兩種，分別是比例閥（或數(shù)字閥）和控制電機(jī)，前者以流量輸出的方式直接控制主配壓閥，后者位移輸出的方式直接控制主配壓閥，主配壓閥再控制導(dǎo)水機(jī)構(gòu)主接力器。調(diào)速器的動力能源系統(tǒng)是水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的油壓裝置。調(diào)速器機(jī)械液壓系統(tǒng)的選型計(jì)算依據(jù)和計(jì)算方法主要包括有主配壓閥選型；調(diào)速器主接力器操作功的計(jì)算；比例閥（或數(shù)字閥、伺服閥）的選型；油壓裝置壓力罐（或蓄能器）和回油箱容積計(jì)算；螺桿泵（或齒輪泵）的選型；油泵出口濾油器的選型。

2.2水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的工作原理

水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)是由水輪機(jī)控制設(shè)備和被水輪機(jī)控制的系統(tǒng)共同組成的閉路循環(huán)。其工作流程為：相關(guān)測量元件測量出機(jī)組轉(zhuǎn)速n（頻率f）、功率P等數(shù)據(jù)，將測量數(shù)據(jù)與給定信號和反饋信號進(jìn)行綜合分析，并將反饋信號經(jīng)由反饋元件傳遞到綜合點(diǎn)。與此同時(shí)，放大校正元件傳遞指令給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在執(zhí)行機(jī)構(gòu)的作用下操縱水輪機(jī)倒水機(jī)構(gòu)和槳葉機(jī)構(gòu)。

水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的功能是通過機(jī)械液壓裝置實(shí)現(xiàn)的。機(jī)械液壓裝置包括壓力產(chǎn)生裝置（壓力罐）和壓力動作裝置（接力器）。壓力罐首先充入高壓氣體，常規(guī)油壓調(diào)速器一般充入空氣，高油壓調(diào)速器使用氮?dú)猓缓罄寐輻U泵或齒輪泵將壓力油抽入壓力罐體。由于氣體被進(jìn)一步壓縮，從而產(chǎn)生一定的壓強(qiáng)，作用在油面上產(chǎn)生壓力油，到蓄積能量的目的。

3、水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的故障維修

3.1運(yùn)行階段的故障特征

3.1.1新調(diào)試器在調(diào)試階段的故障。新研制的調(diào)試器目前主要有兩種，比例閥型調(diào)試器和液壓鎖型調(diào)試器。這兩種調(diào)試器是在普通壓力閥基礎(chǔ)上改進(jìn)制造出來的，所以普通壓力閥在調(diào)試階段出現(xiàn)的故障，比例閥型調(diào)試器和液壓鎖型調(diào)試器也會出現(xiàn)。常見的故障是液壓值不合格、線圈老化、比例放大器故障和插頭組件接觸不良。

3.1.2定型調(diào)速器在調(diào)試階段的故障。定型調(diào)速器在調(diào)試階段初故障概率較小。造成故障的原因主要有，管道和元件內(nèi)進(jìn)入異物、外部發(fā)生泄漏，動作不靈活等等，這些問題都比較容易解決。而且如果在這個(gè)階段對安裝過程嚴(yán)加管理，這些故障基本可以排除，故障概率能夠大幅降低，甚至避免。

3.1.3運(yùn)行期間的故障。引發(fā)故障的原因有工作油液反復(fù)沖刷管道、部分密封件出現(xiàn)漏油、油液清潔度降低、元件工作不穩(wěn)定，當(dāng)運(yùn)行到中期時(shí)，系統(tǒng)元件會處在最佳的工作狀態(tài)中，故障率也會大幅降低。運(yùn)行一段時(shí)期后，各種組件和元件都會因負(fù)荷條件和工作頻率的差異出現(xiàn)不同的問題，故障主要為：內(nèi)外部泄漏現(xiàn)象嚴(yán)重、效率下降、油泵啟動過于頻繁、故障率增加等。在運(yùn)行的后期，要進(jìn)行全面的檢查，及時(shí)更換失效的元件，并且還要進(jìn)行嚴(yán)格科學(xué)的修復(fù)。

3.2調(diào)速系統(tǒng)的故障維修

3.2.1水輪機(jī)調(diào)速器通過油液進(jìn)行工作，多數(shù)應(yīng)用46號汽輪機(jī)油。要保護(hù)好油液的性能和清潔度，及時(shí)清理油箱內(nèi)的各種異物，要控制好油溫，盡量避免由于油溫導(dǎo)致油液粘度的變化，進(jìn)而引發(fā)磨損、泄露等故障。

3.2.2關(guān)于控制閥塊及液壓元件密封性檢查，依據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，燈泡貫流式機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)耗油量增大及漏油等問題很大比例是因?yàn)檎{(diào)速器控制閥塊及液壓元件密封不嚴(yán)、局部存在漏油造成。因此要仔細(xì)檢查調(diào)速器本體，檢查是否有無機(jī)械液壓漏油現(xiàn)象。

3.2.3關(guān)于導(dǎo)葉接力器和受油器漏油檢查，在停機(jī)狀態(tài)下，通過對比試驗(yàn)，比較關(guān)閉及開啟調(diào)速器本體到導(dǎo)葉接力器和受油器之間的管路閥門時(shí)調(diào)速系統(tǒng)的整體耗油量，如果油泵啟停間隔時(shí)間相差不大，說明沒有因?qū)~接力器和受油器漏油而引起調(diào)速系統(tǒng)耗油量增加。

3.2.4關(guān)于調(diào)速器控制模塊的參數(shù)優(yōu)化，水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)控制模式只有自動和電手動兩種，沒有配置純機(jī)械手動，調(diào)速器在空載和負(fù)載情況下，尤其空載狀態(tài)下，其主配壓閥調(diào)節(jié)比較頻繁，轉(zhuǎn)速及機(jī)組頻率擺動比較大。優(yōu)化設(shè)置調(diào)速器PID參數(shù)后，能夠提高調(diào)節(jié)品質(zhì)，改善主配壓閥動作頻率和幅度。

3.2.5處理好偶發(fā)故障，定期檢查，了解設(shè)備運(yùn)行各個(gè)階段的資料，及時(shí)有效地處理，加強(qiáng)維護(hù)人員的維修知識，保證維修人員的實(shí)踐能力和理論知識并重，提高自己機(jī)械方面的綜合素質(zhì)。

4、結(jié)語

水電產(chǎn)業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要動力源泉，所以水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn)，不斷發(fā)展。在革新的過程中，解決了舊問題，同時(shí)也會出現(xiàn)新問題，這就需要相關(guān)工作人員不斷研究，持續(xù)優(yōu)化水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。

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