(四川嘉陵江亭子口水利水電開發(fā)有限公司，四川 蒼溪，628400)

一起調(diào)速器負荷波動故障的分析處理

楊宗學

(四川嘉陵江亭子口水利水電開發(fā)有限公司，四川 蒼溪，628400)

水輪機調(diào)速器的作用是保證水輪發(fā)電機的頻率穩(wěn)定、維持電力系統(tǒng)負荷平衡，并根據(jù)操作控制命令完成各種自動化操作，是水電站的重要基礎(chǔ)控制設(shè)備。它的安全可靠程度對水輪發(fā)電機有著舉足輕重的影響。然而在實際的運行過程中，水電廠調(diào)速器非常容易出現(xiàn)負荷波動的現(xiàn)象。本文對亭子口電站調(diào)速器負荷波動的問題進行了分析，并針對問題提出了解決措施，以期為同行提供有益的借鑒。

調(diào)速器 負荷波動 故障處理

1 事故發(fā)生過程

亭子口水利樞紐電站采用了長江三峽能事達電氣股份有限公司生產(chǎn)的MGC4000型調(diào)速器系統(tǒng)。其主要由電氣控制微機系統(tǒng)、機械液壓隨動系統(tǒng)和油壓系統(tǒng)等部分組成。電氣調(diào)節(jié)由A套伺服電機，B套比例伺服閥構(gòu)成互為備用。通過切換閥轉(zhuǎn)換比例閥和電機自復(fù)中裝置的輸出，實現(xiàn)主配控制接力器動作，完成水輪機發(fā)電機組的開機、停機、增減負荷、緊急停機等任務(wù)。2014年3月19日，運行人員發(fā)現(xiàn)3號機組調(diào)整負荷為200MW，負荷在190MW～210MW，導(dǎo)葉開度在71%～77%之間波動；3號機組調(diào)速器油泵不足2min啟動一次；現(xiàn)地檢查3號機組接力器往復(fù)動作頻繁。調(diào)整3號機組負荷至其它區(qū)域運行，負荷波動現(xiàn)象依然存在。將調(diào)速器由A套控制伺服電機切至B套控制比例伺服閥運行，機組有功負荷及導(dǎo)葉開度穩(wěn)定，但主配仍頻繁小幅抽動。由B套控制比例伺服閥切回A套控制伺服電機運行，觀察有功負荷及導(dǎo)葉開度穩(wěn)定未再發(fā)生波動。在后來運行過程中3號機組多次發(fā)生調(diào)速器負荷波動現(xiàn)象。

2 負荷波動的原因分析

(1)主配壓閥、比例伺服閥、伺服電機存卡阻，調(diào)速器油管路有空氣，透平油質(zhì)量劣化等；

(2)反饋輸入信號出現(xiàn)異常，包括機組頻率、功率變送器、導(dǎo)葉位移反饋等出現(xiàn)異常均可能引起調(diào)速器負荷波動；

(3)調(diào)速器PID控制參數(shù)(kp+ki+kd)設(shè)置不正確可能會導(dǎo)致負荷波動；

(4)系統(tǒng)與機組的頻率偏差Δf=f-fg，當機組頻率相對于50Hz偏離較多時，調(diào)速器就會調(diào)整導(dǎo)葉接力器開度以達到減緩機組頻率變化的目的。當調(diào)速器處于開度模式調(diào)節(jié)時，且處于負載運行時，只有機組頻率變化大于±0.2Hz之后調(diào)速器才會調(diào)整導(dǎo)葉接力器。當調(diào)速器處于負載且頻率模式運行時，機組頻率只要不等于50Hz，調(diào)速器就會進行調(diào)節(jié)，所以當頻率出現(xiàn)波動時可能引起負荷波動；

(5)調(diào)速器Yg導(dǎo)葉開度給定值的變化。調(diào)速器獲得的開度給定值，在遠方自動方式下是根據(jù)監(jiān)控下發(fā)的增減脈沖在空載開度的基礎(chǔ)上累加而來。而監(jiān)控下發(fā)增減脈沖的依據(jù)是功率給定和當前有功功率反饋的差值通過脈寬調(diào)制程序運算得來。如果監(jiān)控在某個區(qū)間連續(xù)下發(fā)調(diào)整令，調(diào)速器有可能按照其調(diào)整令往返調(diào)節(jié)。所以監(jiān)控有功功率變送器出現(xiàn)波動也會引起有功負荷波動而頻繁調(diào)節(jié)；

(6)調(diào)速器本身的導(dǎo)葉反饋Y在機組有功處于200MW左右這個開度區(qū)間內(nèi)，位移傳感器不穩(wěn)定，會造成有功波動；

(7)調(diào)速器A套伺服電機本身控制性能沒有調(diào)整好，調(diào)整過程中一直存在超調(diào)，也會造成導(dǎo)葉接力器往復(fù)波動；(8)調(diào)速器由A套伺服電機切至B套比例伺服閥運行，有功功率調(diào)節(jié)雖然平滑，但發(fā)現(xiàn)主配壓閥仍有小幅抽動現(xiàn)象，可能為比例閥控制死區(qū)設(shè)置較小，靈敏度較高，造成主配有小幅抽動。

3 故障處理

針對以上分析可能引起有功負荷波動故障出現(xiàn)的原因，我們進行了如下的排查處理：

(1)對3號機組調(diào)速器油壓裝置更換了干凈的透平油，檢查主配壓閥、比例伺服閥、伺服電機無卡阻現(xiàn)象后，手動將導(dǎo)葉往開和關(guān)的方向連續(xù)多動作排盡空氣。在3號機組負荷波動時，將調(diào)速器切至機手動運行，3號機組運行穩(wěn)定，排除了調(diào)速器機械原因；

(2)在3號機組帶負荷運行過程中，檢查調(diào)速器接力器兩套導(dǎo)葉位移傳感器反饋值是否穩(wěn)定，并對兩套導(dǎo)葉位移傳感器的屏蔽措施重新進行了處理。檢查伺服電機本身控制性能是否完好，伺服驅(qū)動器參數(shù)設(shè)置是否正確。觀察記錄監(jiān)控系統(tǒng)遠方下發(fā)增減脈沖的次數(shù)是否在合理范圍內(nèi)，如監(jiān)控系統(tǒng)在某個區(qū)域內(nèi)連續(xù)下發(fā)調(diào)整令，調(diào)速器有可能按照其調(diào)整指令往返調(diào)節(jié)，造成負荷波動。檢查監(jiān)控系統(tǒng)增減負荷繼電器動作正確，功率變送器運行穩(wěn)定；

(3)通過3號機組調(diào)速器B套調(diào)節(jié)器的擾動試驗，根據(jù)擾動波形，調(diào)整空載PID參數(shù)由原來的Kp=300，Ki=20，Kd=35，修改為Kp=350，Ki=18，Kd=60，修改后重新進行空擺、空載擾動試驗各數(shù)據(jù)正常；

(4)對3號機組壓力鋼管排水后進行調(diào)速器無水試驗，在機手動條件下，觀察接力器有0.8%/10min的關(guān)方向靜態(tài)漂移，針對關(guān)方向靜態(tài)漂移對主配的零點重新進行了調(diào)整，調(diào)整后靜態(tài)漂移正常；

(5)重新調(diào)整3號機組導(dǎo)葉比例閥控制最小區(qū)間增益由850調(diào)整為600，導(dǎo)葉比例閥中間反饋倍數(shù)由800調(diào)整到600，調(diào)整參數(shù)后主配小幅抽動現(xiàn)象消失；

(6)3號機組調(diào)速器靜態(tài)無水試驗時，模擬負荷波動時的工況機組運行穩(wěn)定。目前3號機組在A套調(diào)節(jié)器遠方自動運行調(diào)整負荷時，未見有功負荷波動情況出現(xiàn)。

4 結(jié)語

調(diào)速器作為水輪發(fā)電機組正常運行的關(guān)鍵部位，確保其穩(wěn)定性能是非常必要的。本文中針對發(fā)電機組調(diào)速器負荷波動這一故障進行了分析與處理，以期為同類故障提供一些參考。但在實際的生產(chǎn)中，調(diào)速器并非只有這一種故障問題，當發(fā)生其他故障問題時，就需要我們及時采取有效的分析排除方法，來確定故障產(chǎn)生的根本原因，并采取合理科學的處理方法一次性解決這些問題，保證水輪發(fā)電機組的正常生產(chǎn)。

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楊宗學(1986-)，男，四川廣元人，本科，助理工程師，從事水電站運行。