鄒龍軍

（重慶三峽水利發(fā)電有限公司重慶市萬州區(qū)404000）

水電站水輪機調(diào)速器調(diào)試與維護的研究

鄒龍軍

（重慶三峽水利發(fā)電有限公司重慶市萬州區(qū)404000）

水電站調(diào)速器對于發(fā)電生產(chǎn)過程有著決定性影響，其運行的穩(wěn)定性和可靠性決定著整個電站的發(fā)電質(zhì)量。因此，水電站工作人員應(yīng)該重視水輪機調(diào)速器的調(diào)試和維護工作，以保證水電站能夠正常運轉(zhuǎn)。本文結(jié)合實例對水電站水輪機調(diào)速器調(diào)試與維護進行了研究。

水電站；水輪機調(diào)速器；調(diào)試；維修

1 引言

電力是我國的工業(yè)生產(chǎn)和日常生活應(yīng)用的重要能源之一，隨著我國不可再生資源的日益減少，水力發(fā)電的優(yōu)越性日益顯示。水輪機調(diào)速器作為水電廠的重要設(shè)備，對水電站的正常運行起到關(guān)鍵作用，與水電站能否正常發(fā)電的工作密不可分，一旦調(diào)速器出現(xiàn)故障，將直接關(guān)系到水輪機組乃至電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，因此水電站工作人員重視水輪機調(diào)速器的調(diào)試和維護工作，及時調(diào)試、檢修、維護水輪機調(diào)速器，才能最大程度的避免水輪機調(diào)速器出現(xiàn)問題，進而保證水電站正常工作。

2 水電站調(diào)速器概述

某航電樞紐工程是一個以航運和發(fā)電為主，兼顧灌溉、供水、旅游及水產(chǎn)養(yǎng)殖等綜合效益的航電樞紐工程。電站安裝有燈泡貫流式水輪機組6臺，總裝機容量90MW。

2.1 調(diào)速器主要結(jié)構(gòu)

該電站水輪機調(diào)速器采用PZWST150-6.3型調(diào)速器，電液轉(zhuǎn)換器采用比例伺服閥，手操機構(gòu)采用帶自復(fù)中性能的直線位移轉(zhuǎn)換器，調(diào)速器工作油壓為6.3MPa，主配壓閥直徑為150mm，導(dǎo)葉、槳葉反饋采用電氣反饋，無機械反饋和機械開度限制，協(xié)聯(lián)型式為電氣協(xié)聯(lián)；電氣部分采用法國施耐德生產(chǎn)的M340型PLC，測頻為殘壓測頻和齒盤測頻冗余型式。調(diào)速器機械部分主要由比例伺服閥、手操機構(gòu)、緊急停機電磁閥、手自動切換閥、雙精濾油器、液壓反饋閥（也叫引導(dǎo)閥）和主配壓閥及事故配壓閥、分段關(guān)閉閥等部分組成。調(diào)速器電氣部分主要由電源部分（包括電源斷路器、開關(guān)電源和PLC電源模塊、電源變壓器，二極管模塊等），頻率測量部分（包括隔離變壓器、殘壓齒盤整形模塊、接近開關(guān)、高速計數(shù)模塊等），輸入輸出部分（包括繼電器、模擬量輸入輸出模塊、開關(guān)量輸入輸出模塊），傳感器部分（包括水頭測量差壓變送器、導(dǎo)葉開度測量傳感器、槳葉開度測量傳感器、主配位置測量傳感器、有功變送器等）、CPU模塊、工控機和其它部分組成。

2.2 調(diào)速器的工作原理

調(diào)速器電氣部分控制原理及傳遞函數(shù)結(jié)構(gòu)詳見圖1。該系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)為：

式中：TYB-伺服比例閥時間常數(shù)，TYZ-主配接力器時間常數(shù)，TY-接力器時間常數(shù)。

如果忽略數(shù)值很小的伺服比例閥時間常數(shù)YYB，則得到傳遞函數(shù)為：

3 水電站水輪機調(diào)速器調(diào)試

水輪機調(diào)速器的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，不僅要求相關(guān)工作人員有較高的專業(yè)知識水平，而且要求工作人員在工作過程中必須保證嚴謹、認真的態(tài)度，在調(diào)試過程中使用正確的調(diào)試技術(shù)。技術(shù)人員需要對水輪機調(diào)速器的工作原理熟練掌握，只有在熟練掌握其工作原理的前提下才能進行正確的調(diào)試工作。在進行調(diào)試的過程往往需要做幾個簡單的實驗，在遇到復(fù)雜的情況下就需要工作人員將自己的專業(yè)技術(shù)和工作經(jīng)驗相結(jié)合，采取恰當(dāng)處理方式，一定要做到具體問題具體分析，不能把所有問題都等同處理。

圖1 調(diào)速器電氣自動控制原理框圖

3.1 進行調(diào)試時首先要進行實驗

通常調(diào)試時所作的實驗可以分為靜態(tài)試驗和動態(tài)實驗兩種，這兩種實驗針對不同的檢測與分析對象。靜態(tài)試驗主要是監(jiān)測調(diào)速器的轉(zhuǎn)速是否正常，一般是在機器還沒有充水時進行的；動態(tài)試驗主要是對調(diào)速器的質(zhì)量進行測試，保證測速器的各個性能指標都能夠大大水輪機正常工作的要求，一般是在水輪機充水后進行的。

3.2 進行調(diào)試時再次要進行檢測

檢測是調(diào)試工作的另一項任務(wù)，主要是檢查調(diào)速器的各項功能以及調(diào)速器配件的性能是否正常，通常情況下這種檢查可以分為手動檢查和自動檢查兩種。

4 水輪機調(diào)速器的維護工作

水輪機組調(diào)速器運行性能的好壞，除與本身的設(shè)計和制造工藝有關(guān)外，還與其日常維護情況有著密切的關(guān)聯(lián)，良好的維護可以保證調(diào)速器的運行長期保持在比較好的狀態(tài)，促使其使用壽命延長。水輪機的日常維護工作主要有以下幾方面：

4.1 調(diào)速器良好工作條件的保持

（1）確保水輪機組的運行狀況正常。在水輪機空載運行狀態(tài)下，大型調(diào)速器的轉(zhuǎn)速偏差值應(yīng)保持在±0.2%以內(nèi)；中型調(diào)速器應(yīng)保持在±0.3%以內(nèi)；小型調(diào)速器應(yīng)保持在±0.4%以內(nèi)。

（2）調(diào)速器在儲存和運輸過程中的環(huán)境溫度應(yīng)保持在-5～40℃之間，相對濕度在90%以內(nèi)，不應(yīng)有酸堿鹽等腐蝕性氣體，并且應(yīng)預(yù)防粉塵、雨雪的損害。

（3）調(diào)速系統(tǒng)所用潤滑油的油質(zhì)應(yīng)選用與國標GB11120中46號機油相同或相近的機油，運行油溫保持在10～50℃之間。

（4）調(diào)速器在運行過程中，其潤滑油油壓的變動值應(yīng)保持在工作油壓的±5%以內(nèi)，在調(diào)節(jié)過程中的油壓變動值應(yīng)保持在工作油壓的±10%以內(nèi)。

4.2 調(diào)速器的常規(guī)檢查

調(diào)速器的常規(guī)檢查內(nèi)容主要有：確保調(diào)速器工作環(huán)境整潔，防止液壓管道中有灰塵進入，影響液壓系統(tǒng)的正常運行；防止液壓油受潮氣影響，液壓油水分過高一方面會對設(shè)備造成腐蝕，同時一旦液壓油在管道中快速運動有大量氣泡產(chǎn)生，則會造成油路不暢，甚至造成液壓油外溢；檢查導(dǎo)閥活塞是否有卡阻現(xiàn)象，一旦發(fā)現(xiàn)應(yīng)盡快進行處理觀察機組在運行過程中不僅電機動作是否頻繁、溫度變化是否在規(guī)定范圍以內(nèi)；檢查各部件安裝是否牢靠、計量表和監(jiān)控畫面指示是否正常；檢查監(jiān)控界面的各項數(shù)值是否與設(shè)備實際運行狀態(tài)相符；注意監(jiān)控系統(tǒng)是否有故障報警信息發(fā)出。

4.3 調(diào)速器的常規(guī)維護

調(diào)速器維護注意是調(diào)速油路和電氣系統(tǒng)的檢查。其主要內(nèi)容有：調(diào)速器潤滑油應(yīng)定期進行處理或更換，正常情況下每年進行一次，新裝或大修設(shè)備應(yīng)在兩個月內(nèi)至少進行一次。濾油器每周要進行一次清潔，當(dāng)前后壓差過大時應(yīng)立即進行更換或清理。工作油泵和備用油泵每周進行一次輪換。定期檢查電氣部分的設(shè)備運行情況，對電氣設(shè)備的輸出數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)和實驗數(shù)據(jù)進行比較，判斷其運行狀態(tài)是否正常，及時發(fā)現(xiàn)故障隱患并提前進行處理。對事故停機電磁閥的動作情況每月進行一次檢查，以保證動作發(fā)生時，保護器的有效性。

4.4 調(diào)速器的狀態(tài)監(jiān)測

水輪機調(diào)速器狀態(tài)監(jiān)測主要是通過計算機實現(xiàn)對調(diào)速器狀態(tài)的實時監(jiān)測，掌握設(shè)備運行狀態(tài)，主要包括各種檢測、測量、監(jiān)視、分析、判別方法，結(jié)合系統(tǒng)歷史與現(xiàn)狀，綜合考慮環(huán)境因素，評估設(shè)備運行狀態(tài)，判斷其是否處于正常狀態(tài)，并對狀態(tài)加以顯示、記錄，對異常狀態(tài)做出報警，以便運行人員及時處理，為設(shè)備故障分析、性能評估、合理使用與安全工作提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。典型水輪機組調(diào)速系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)主要包括四大組成部分：①傳感及變送器；②調(diào)速器控制柜；③工控機及人機界面；④后臺綜合診斷監(jiān)測系統(tǒng)。整套系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，各種傳感器安裝于被監(jiān)測設(shè)備上，調(diào)速器控制柜負責(zé)數(shù)據(jù)采集，并進行一般數(shù)據(jù)處理、換算與報警，通過通信和工控機相接。工控機負責(zé)復(fù)雜數(shù)據(jù)處理、存儲，以IEC61850為標準、以統(tǒng)一信息平臺為基礎(chǔ)，實現(xiàn)水輪機組調(diào)速系統(tǒng)相關(guān)狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集、特征計算、實時監(jiān)測、故障錄波、性能試驗數(shù)據(jù)記錄，為后臺機組綜合在線診斷和狀態(tài)檢修輔助決策系統(tǒng)提供可靠數(shù)據(jù)源。調(diào)速系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)構(gòu)成和原理如圖2所示。

圖2 調(diào)速器狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)構(gòu)成

5 結(jié)束語

綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電力對一個國家的發(fā)展的影響越來越大。水輪機是水電站的重要設(shè)備之一也是主要發(fā)電設(shè)備，水電站水輪機調(diào)速機不僅能夠控制水流速度而且能夠合理調(diào)節(jié)水輪機的轉(zhuǎn)速。水輪機調(diào)速器出現(xiàn)問題就會導(dǎo)致水輪機不能正常穩(wěn)定運行，嚴重時可能導(dǎo)致水電站發(fā)生安全問題。因此水電站相關(guān)工作人員一定要重視水輪機調(diào)速器的調(diào)試與維護工作，并要注意提高自己的專業(yè)技術(shù)，這樣才能保證水電站的效用和功能最大化。

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