王韌

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2016.27.049

摘 要：水輪調(diào)速器抽動故障的解決過程中，維修人員需要了解抽動故障及發(fā)生原因，根據(jù)調(diào)速器的需求，排除抽動故障。水輪調(diào)速器的抽動故障，影響了運行可靠性，解決抽動故障后，還需進(jìn)行試運行，確保調(diào)速器達(dá)到穩(wěn)定、可控制的狀態(tài)，才能正常應(yīng)用到水輪機內(nèi)，保障水輪機運行的整體性，進(jìn)而提高水輪機的運行效益。

關(guān)鍵詞：水輪機 調(diào)速器 抽動 故障 解決措施

中圖分類號：TM312 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）09（c）-0049-02

水輪機調(diào)速器抽動故障，對整個水輪操作的影響較為明顯，嚴(yán)重時還會引起其他故障，而且抽動故障具有偶發(fā)性、突發(fā)性的特征，增加了調(diào)速器的運行壓力，進(jìn)而為水輪機的運行埋下安全隱患。為了提高水輪機的性能，深入研究調(diào)速器的抽動故障，解決抽動故障后，完善調(diào)速器的運行環(huán)境，確保水輪機的運行能夠達(dá)到國家的標(biāo)準(zhǔn)，由此提供穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)的電能。

1 水輪機調(diào)速器抽動故障分析

調(diào)速器在水輪機運行中起到調(diào)節(jié)、控制的作用，決定了水輪機的運行狀態(tài)。水輪機調(diào)速器的抽動故障，基本可以表現(xiàn)在3個方面，分別是：引導(dǎo)閥、主配壓閥、液壓系統(tǒng)，均以上下抽動的方式表現(xiàn)出來。水輪機調(diào)速器運行期間，受到外界因素以及內(nèi)在性能的干擾，較容易發(fā)生抽動故障。調(diào)速器發(fā)生抽動故障時，頻率是3～10 Hz，振動幅值是0.5～2.0 mm，一旦出現(xiàn)抽動故障，維修人員采用更換或移動傳感器的方法，只能短時間改善調(diào)速器的運行，并不能完全解決抽動故障，所以無法在根本上解決調(diào)速器抽動故障，還需根據(jù)水輪機調(diào)速器抽動故障的具體原因，落實相關(guān)的措施。

2 水輪機調(diào)速器抽動故障的原因

以某水電站的混流式水輪機為例，分析調(diào)速器抽動故障的原因。該水輪機調(diào)速器在運行一段時間后，有明顯的抽動現(xiàn)象，根據(jù)該水輪機調(diào)速器的振動現(xiàn)象，分析實際的原因。該混流式水輪機為組裝機，容量4.5 W，調(diào)速器設(shè)置在發(fā)電機層，距離接力器管路10多米，該水輪機運行幅度很大，但是導(dǎo)葉、接力器之間為拉桿式連接，導(dǎo)葉調(diào)速的過程中發(fā)生振動，導(dǎo)致信號輸出無規(guī)律，引起主配壓閥抽動，據(jù)維修人員檢查，具體的抽動位置是閥芯位置，變化值為0.3%～0.8%。該水輪機調(diào)速器的主配壓閥抽動，還引起了一系列的抽動故障，如，受到主配壓閥的抽動影響，比例伺服閥控制部分與正常值相比，輸出過快，進(jìn)而影響到導(dǎo)葉反饋，此時調(diào)速器的電氣控制系統(tǒng)，已經(jīng)不能控制整個調(diào)速器的運行，引起了抽動故障。根據(jù)上述案例可以發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)葉反饋信號發(fā)生波動，直接就會引起調(diào)速器的抽動故障，表明導(dǎo)葉反饋是調(diào)速器抽動故障的一大原因。

3 水輪機調(diào)速器抽動故障的解決措施

結(jié)合水輪機調(diào)速器抽動故障和故障發(fā)生的原因，掌握水輪機調(diào)速器的運行狀態(tài)。維修人員在研究調(diào)速器抽動故障的過程中，對其做了全面的分析，重點控制容易引起抽動故障的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，積極改進(jìn)調(diào)速器的系統(tǒng)設(shè)計，目的是完善水輪機調(diào)速器的運行。維修人員在解決水輪機調(diào)速器抽動故障方面，先要掌握故障的發(fā)生原因，再提出相關(guān)的控制措施，以便提高故障處理的效率，保障水輪機調(diào)速器的運行效率。例舉水輪機調(diào)速器抽動故障的解決措施，具體如下。

3.1 設(shè)置壓緊行程

設(shè)置壓緊行程主要是針對水輪機調(diào)速器的主閥結(jié)果，在水輪機調(diào)速器安裝或調(diào)試時采取壓緊行程方式。設(shè)置壓緊行程的處理措施，必須在停機的狀態(tài)下才能完成，以免影響調(diào)速器的整體結(jié)構(gòu)。例如：在水輪機調(diào)速器設(shè)置壓緊行程時，設(shè)置主閥伺服控制信號，維修人員主動控制伺服信號，以此來平衡信號波動，待運行信號平穩(wěn)后，即可防止主配壓閥的閥芯抽動，有利于提升調(diào)速器的運行性能。壓緊行程是水輪機調(diào)速器解決抽動的基本方法，也是最簡單的調(diào)控方法，此類方法僅應(yīng)用在主閥引起的抽動故障中，需要由專業(yè)的維修人員進(jìn)行設(shè)置操作，控制信號的同時，促進(jìn)信號波動平衡，尤其是信號波動頻率，避免影響調(diào)速器的性能，一方面改善水輪機調(diào)速器的壓緊行程；另一方面優(yōu)化主閥的運行與控制，排除調(diào)速器抽動故障的影響。

3.2 修改和優(yōu)化參數(shù)

水輪機調(diào)速器抽動故障分析中，表明了信號振蕩對抽動的影響，通過修改并優(yōu)化數(shù)字閥的控制參數(shù)，在數(shù)字閥輸出方面實現(xiàn)延時操作，由此可以避免數(shù)字閥的輸出信號振蕩，防止調(diào)速器振動。修改和優(yōu)化參數(shù)，在調(diào)速器振動故障控制中，起到預(yù)防的作用，隨著水輪機調(diào)速器的應(yīng)用與發(fā)展，在數(shù)字閥控制中引入PID算法，增強PID算法，有利于快速實現(xiàn)數(shù)字閥的參數(shù)優(yōu)化，消除參數(shù)設(shè)置中的偏差。PID算法能夠優(yōu)化數(shù)字閥的參數(shù)，調(diào)節(jié)數(shù)字閥參數(shù)后，促使其接近于調(diào)速器的目標(biāo)參數(shù)。例如：當(dāng)水輪機調(diào)速器數(shù)字閥的參數(shù)控制不明顯時，如果沒有PID算法的參與，數(shù)字閥本身的參數(shù)變化根本起不到任何作用，瞬時引起調(diào)速器抽動，但是PID算法參與下的數(shù)字閥，能夠隨時調(diào)整參數(shù)設(shè)置，驅(qū)動調(diào)速器朝向穩(wěn)定的方向運行，進(jìn)而有效預(yù)防抽動故障。

3.3 濾波處理

濾波在水輪機調(diào)速器中引起了抽動故障，維修人員對濾波的處理方式，分為兩種狀態(tài)，分析如：（1）空載狀態(tài)下的濾波處理，此狀態(tài)的濾波處理較為簡單，維修人員調(diào)整主配壓閥，調(diào)整后可以過濾掉影響輸出信號的干擾波，為主配壓閥信號傳輸提供非干擾的環(huán)境，保障主配壓閥信號準(zhǔn)確，才能排除干擾源的影響，防止調(diào)速機抽動；（2）運行狀態(tài)下的濾波處理，不受增減信號的干擾，維修人員在濾波處理方面，先將比例伺服閥控制中的信號做清零處理，再根據(jù)調(diào)速器的抽動狀態(tài)，實行濾波處理，采取非頻率調(diào)節(jié)的方法，直至伺服閥的工作狀態(tài)達(dá)到穩(wěn)定，既可以解決調(diào)速器的抽動故障，又可以延長比例伺服閥的使用壽命，體現(xiàn)了濾波處理的效益和效率。水輪機調(diào)速器的濾波處理過程中，以工作實況為調(diào)節(jié)對象，以此來提高調(diào)速器的工作性能，排除干擾信號的影響，營造穩(wěn)定的信號輸出環(huán)境。

3.4 改變安裝位置

水輪機調(diào)速器抽動故障處理中，改變安裝位置措施主要是針對導(dǎo)葉反饋提出的，因為導(dǎo)葉反饋振幅較大，影響了反饋信號的正常傳輸，所以為了消除振動引起的信號波動，改變導(dǎo)葉反饋的安裝位置，機械轉(zhuǎn)換裝置改在水輪機層的位置，防止信號振動造成調(diào)速器抽動。除此以外，水輪機調(diào)速器抽動故障的維修人員，深入考慮差動變壓器概念，更改了傳感器的設(shè)置，采取移動鐵芯的方法，利用位置促進(jìn)主閥閥芯平衡，解決了平衡點磨損的問題，即使調(diào)速器處于長期運行的狀態(tài)，也能規(guī)避抽動風(fēng)險。水輪機運行中，對調(diào)速器的主配壓閥閥芯提出了要求，閥芯的動作行程不能有過大的殺局，特別是小行程的位置，所以按照水輪機調(diào)速器的現(xiàn)場運行狀態(tài)，改進(jìn)主配壓閥閥芯的傳感器設(shè)計，更改為非接觸的使用方法，精準(zhǔn)地控制閥芯位移，進(jìn)而完善調(diào)速器的運行環(huán)境，促使水輪機調(diào)速器保持高效率的運行狀態(tài)，排除了抽動故障的影響。

4 結(jié)語

抽動故障是水輪機調(diào)速器運行中最常見的，受到系統(tǒng)設(shè)計、運行環(huán)境等因素的影響，無法保障調(diào)速器處于正常的狀態(tài)。抽動故障對水輪機調(diào)速器的影響較大，降低了水輪調(diào)速的準(zhǔn)確性，為了保障水輪機調(diào)速器的安全與穩(wěn)定，應(yīng)該及時解決抽動故障。文章以水輪機調(diào)速器為研究對象，分析抽動故障及對應(yīng)的解決措施。

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