萬(wàn)雅男

(新疆伊犁河流域開(kāi)發(fā)建設(shè)管理局，新疆 伊寧 835000)

水力發(fā)電是最為環(huán)保的發(fā)電方式，因此得到國(guó)家的普遍重視，裝機(jī)容量越來(lái)越大。我國(guó)的水電裝機(jī)容量已經(jīng)達(dá)到數(shù)億千瓦，并且這個(gè)數(shù)字還在上漲階段。水力發(fā)電不僅對(duì)環(huán)境不會(huì)造成破壞，還可以節(jié)省大量的能源，在所有發(fā)電模式中，水力發(fā)電是非常重要的模式之一，對(duì)環(huán)境污染的可能性幾乎為零，可以被一直沿用。水電發(fā)電裝置中的主要組成部件就是調(diào)速器，可以按需調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行速度，讓系統(tǒng)頻率可以保持在指定區(qū)間。調(diào)速器出現(xiàn)故障是不可避免的，發(fā)生故障之后必將影響系統(tǒng)頻率的穩(wěn)定性，發(fā)電機(jī)組無(wú)法繼續(xù)聯(lián)網(wǎng)，所造成的影響非常大，因此需要就調(diào)速器可能出現(xiàn)的故障研究出具體的處理辦法，制定出應(yīng)急預(yù)案，調(diào)速器一旦發(fā)生故障可以在第一時(shí)間完成維修工作。

1 調(diào)速器存在的意義

1)可以調(diào)節(jié)沖擊式和轉(zhuǎn)漿式水輪同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的排斥反應(yīng)。

2)調(diào)節(jié)器可以幫助水輪發(fā)電機(jī)組分配到適當(dāng)?shù)呢?fù)荷，在節(jié)省成本的同時(shí)，發(fā)電機(jī)組還可以正常運(yùn)行。

3)水輪發(fā)電機(jī)組在啟動(dòng)時(shí)，調(diào)節(jié)器可以幫助其加快速度，應(yīng)對(duì)不同的負(fù)荷，不會(huì)影響發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行。

4)幫助水輪發(fā)電機(jī)可以持續(xù)保持正常運(yùn)轉(zhuǎn)速度，幫助水電站發(fā)電機(jī)組不受功率影響可以持續(xù)運(yùn)行。

2 水輪發(fā)電機(jī)組應(yīng)用調(diào)速器的具體原理

通常情況下，水輪發(fā)電機(jī)由于能夠產(chǎn)生更大的發(fā)電量會(huì)被大電網(wǎng)準(zhǔn)入。電力系統(tǒng)的負(fù)荷并不固定，發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)之后其發(fā)電能力要隨時(shí)根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷做出調(diào)整，系統(tǒng)可以在正常功率內(nèi)正常運(yùn)行，并且系統(tǒng)頻率可以保持穩(wěn)定。如果功率平衡等級(jí)時(shí)，可以調(diào)節(jié)系統(tǒng)頻率解決這一問(wèn)題。電力系統(tǒng)以此調(diào)頻需要借助調(diào)速器來(lái)完成，水電機(jī)組離不開(kāi)調(diào)速器，火電機(jī)組也是如此。

3 調(diào)速器常見(jiàn)故障、原因分析以及處理方法

3.1 開(kāi)機(jī)后出現(xiàn)的常見(jiàn)故障、原因分析以及處理方法

3.1.1 開(kāi)機(jī)后發(fā)電機(jī)組網(wǎng)頻頻率低

調(diào)速器出現(xiàn)故障的具體表現(xiàn)：諸多因素導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生的網(wǎng)頻頻率與預(yù)期值產(chǎn)生有一定差距，各個(gè)發(fā)電機(jī)組無(wú)法并網(wǎng)，對(duì)預(yù)設(shè)的發(fā)電要求無(wú)法完成。

出現(xiàn)這種故障的主要原因：調(diào)速器運(yùn)行參數(shù)設(shè)置出現(xiàn)問(wèn)題就會(huì)出現(xiàn)這些故障，在水位高度不足的情況下，水頭的實(shí)際值和設(shè)置值出現(xiàn)偏差，機(jī)組轉(zhuǎn)速達(dá)標(biāo)之后，導(dǎo)葉必將達(dá)到一定開(kāi)度，完成機(jī)組對(duì)電網(wǎng)頻率的追蹤就可以解決這一問(wèn)題。

故障維修處理方法：調(diào)速器如果出現(xiàn)這種故障可以在調(diào)速器的觸摸屏上對(duì)開(kāi)度值進(jìn)行限制設(shè)置，基本上就解決了這種類(lèi)型的故障。

3.1.2 開(kāi)機(jī)后調(diào)速器顯示器功能異常

調(diào)速器出現(xiàn)故障的具體表現(xiàn)：發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行未受到影響，調(diào)速器的顯示器不能正常顯示。

出現(xiàn)這種故障的主要原因：說(shuō)明機(jī)頻信號(hào)出現(xiàn)異常。

故障維修處理方法：認(rèn)真檢查機(jī)組的信號(hào)傳遞是否正常，可能是線(xiàn)路中斷影響了信號(hào)傳遞，找到原因之后要在第一時(shí)間處理。

3.1.3 開(kāi)機(jī)后機(jī)組轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定

調(diào)速器出現(xiàn)故障的具體表現(xiàn)：發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，機(jī)組頻率未受到影響，或者在一定區(qū)間內(nèi)變化明顯，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組無(wú)法并網(wǎng)。

出現(xiàn)這種故障的主要原因：這種故障的主要誘因是電源模塊與之前相比產(chǎn)生差異，電源模塊經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換之后電壓變?yōu)?5伏或者+24伏，這樣在電源穩(wěn)定轉(zhuǎn)換受阻的情況下，調(diào)速器的顯示屏邊無(wú)法正常工作，或者是調(diào)速器的某些部件無(wú)法完成傳動(dòng)導(dǎo)葉的正常運(yùn)作，調(diào)速器的運(yùn)轉(zhuǎn)同樣會(huì)受阻，在這種情況下導(dǎo)葉開(kāi)度無(wú)法配合調(diào)速器接力器的工作，對(duì)其接收的命令無(wú)法第一時(shí)間完成，增加了其命令負(fù)荷，機(jī)組參數(shù)在某區(qū)間內(nèi)不停在浮動(dòng)，機(jī)組運(yùn)動(dòng)作業(yè)受阻。

故障維修處理方法：檢測(cè)電源模塊在轉(zhuǎn)換之后的電壓數(shù)值，正常為+5伏，未達(dá)到這個(gè)數(shù)值需要及時(shí)更換電源模塊，更換完成之后重啟機(jī)組，保持電機(jī)組清潔，對(duì)穩(wěn)定電機(jī)組的運(yùn)轉(zhuǎn)速度有幫助。

3.2 發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)導(dǎo)致負(fù)荷不穩(wěn)定的原因及處理方法

3.2.1 發(fā)電機(jī)組運(yùn)行零負(fù)荷

調(diào)速器出現(xiàn)故障的具體表現(xiàn)：發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)異常，負(fù)荷值表現(xiàn)為零，機(jī)組無(wú)荷載，輸出功率與開(kāi)度存在偏差。

出現(xiàn)這種故障的主要原因：導(dǎo)致出現(xiàn)這種故障的關(guān)鍵是在操作機(jī)組斷路器時(shí)出現(xiàn)失誤，也可能時(shí)其他原因造成的。

故障維修處理方法：操作斷路器時(shí)要采取正確的方法。對(duì)可能導(dǎo)致故障發(fā)生的其他因素逐一排查。

3.2.2 發(fā)電機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷過(guò)大

調(diào)速器出現(xiàn)故障的具體表現(xiàn)：發(fā)電機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷過(guò)大，導(dǎo)致跳閘。

出現(xiàn)這種故障的主要原因：發(fā)動(dòng)機(jī)組在運(yùn)行時(shí)承擔(dān)的負(fù)荷過(guò)大，調(diào)速器也會(huì)如此；并網(wǎng)后的機(jī)組對(duì)導(dǎo)葉開(kāi)度的限制值會(huì)被調(diào)速器放到最大化，機(jī)組頻率會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象，調(diào)速器導(dǎo)葉開(kāi)度穩(wěn)定的情況下，電流量會(huì)迅速增大，便會(huì)導(dǎo)致跳閘。

故障維修處理方法：發(fā)電機(jī)組運(yùn)行操作人員的具體操作辦法可以處理這一故障，負(fù)荷超出限制值時(shí)，機(jī)組操作人員可以在許可范圍內(nèi)加大額定值，可以有效控制事故進(jìn)一步發(fā)生。穩(wěn)定之后在第一時(shí)間與生產(chǎn)商取得聯(lián)系，獲取調(diào)試器程序更改辦法，要迅速解決故障才能讓事故發(fā)生在可控范圍內(nèi)。之后可以安裝超負(fù)荷報(bào)警系統(tǒng)，一旦出現(xiàn)問(wèn)題可以及時(shí)做出處理，避免不必要的損失。

3.3 電氣故障出現(xiàn)的原因及處理方法

3.3.1 開(kāi)機(jī)前光字牌位置偏移

調(diào)速器出現(xiàn)故障的具體表現(xiàn)：開(kāi)機(jī)前一段時(shí)間，光字牌位置出現(xiàn)偏移，脫離了調(diào)節(jié)器的控制。

出現(xiàn)這種故障的主要原因：發(fā)生這種故障與調(diào)速器本身有很大關(guān)聯(lián)，主要是因?yàn)轳R達(dá)無(wú)法正常工作，可能是發(fā)電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中震動(dòng)導(dǎo)致馬達(dá)螺絲松動(dòng)并掉落。這是調(diào)速器長(zhǎng)期被震動(dòng)導(dǎo)致的。

故障維修處理方法：檢查調(diào)速器馬達(dá)的固定螺絲是否脫落，固定好脫落的螺絲之后可以檢查其他螺絲是否出現(xiàn)松動(dòng)脫落跡象，并一起處理。螺絲擰緊之后依然無(wú)法保證固定性，可以采用其他方法，比如膠水等可以幫助螺絲固定，也可以換其他可以固定的螺絲。

3.3.2 柴油機(jī)運(yùn)行出現(xiàn)故障

調(diào)速器出現(xiàn)故障的具體表現(xiàn)：在所有運(yùn)行參數(shù)均未發(fā)生任何異常的情況下，柴油機(jī)無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)，調(diào)速器對(duì)其也失去作用。

出現(xiàn)這種故障的主要原因：發(fā)生這種故障還是調(diào)速器出現(xiàn)了問(wèn)題，其電氣高速限位止動(dòng)螺絲錯(cuò)開(kāi)了原有位置導(dǎo)致該故障的發(fā)生。

故障維修處理方法：將電氣高速限位制動(dòng)螺絲移到正確的位置上，保證柴油機(jī)無(wú)論是空載還是滿(mǎn)載狀態(tài)都可以正常運(yùn)行。

4 案例簡(jiǎn)析

此次的案例分析選取了IEEE 14節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)，根據(jù)該系統(tǒng)完成水輪機(jī)調(diào)速器的故障分析。IEEE 14節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)的構(gòu)造細(xì)節(jié)如圖1所示。

圖1 IEEE 14節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)

電力變壓器和發(fā)電機(jī)組是構(gòu)成IEEE 14節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)的主要電氣設(shè)備，數(shù)量分別為3臺(tái)和5臺(tái)，這5臺(tái)發(fā)電機(jī)組包括三臺(tái)水電機(jī)組和兩臺(tái)火電機(jī)組，水電機(jī)組分別為1、4和8節(jié)點(diǎn)，系統(tǒng)負(fù)荷總量為260兆瓦。IEEE 14節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)有關(guān)于變壓器和線(xiàn)路的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。不同狀態(tài)的機(jī)組調(diào)速器所產(chǎn)生的故障做出分析如表1所示。

表1 調(diào)速器的故障狀態(tài)

如表1所示，假設(shè)系統(tǒng)負(fù)荷總量的十分之一便是功率缺額，假設(shè)調(diào)速器運(yùn)轉(zhuǎn)速度降低時(shí)，發(fā)電機(jī)組的功率缺額為系統(tǒng)負(fù)荷總量的二十分之一，那么調(diào)速器在運(yùn)轉(zhuǎn)速度升高時(shí)，其發(fā)電機(jī)組功率缺額在系統(tǒng)負(fù)荷總量的占比與運(yùn)轉(zhuǎn)速度降低時(shí)一致；功率缺額為正或者負(fù)，調(diào)速器均無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。針對(duì)調(diào)速器產(chǎn)生的不同故障表現(xiàn)出的狀態(tài)，做出以下分析如表2所示。

表2 系統(tǒng)頻率表

從表2中我們可以看出，系統(tǒng)功率缺額為正數(shù)時(shí)，系統(tǒng)頻率偏低，主要原因是系統(tǒng)負(fù)荷超出了發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的載荷。系統(tǒng)功率缺額為負(fù)數(shù)時(shí)，系統(tǒng)頻率偏高。調(diào)速器作為水輪發(fā)電機(jī)組的重要組成部件，可以維護(hù)水輪發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，因此要重視調(diào)試器的日常維修和養(yǎng)護(hù)工作，保證其可以高效運(yùn)轉(zhuǎn)，為水輪發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)提供保障，為水力發(fā)電工作保駕護(hù)航。

5 結(jié)束語(yǔ)

水電站發(fā)電機(jī)組離不開(kāi)調(diào)速器的作用發(fā)揮，它并不是發(fā)電機(jī)組主體結(jié)構(gòu)，其功能和作用卻是無(wú)可替代的。調(diào)速器的正常運(yùn)行時(shí)保證發(fā)電機(jī)組安全正常運(yùn)行的基礎(chǔ)，必須做出日常檢修和保養(yǎng)工作，一旦出現(xiàn)故障要在第一時(shí)間處理，可以有效控制事故的進(jìn)一步擴(kuò)大，產(chǎn)生不必要的損失，讓水力發(fā)電機(jī)組可以高效安全運(yùn)行，真正實(shí)現(xiàn)水力發(fā)電無(wú)污染、綠色節(jié)能的特點(diǎn)。就水電站調(diào)試器可能出現(xiàn)的故障給出問(wèn)題產(chǎn)生的原因及其解決辦法，并結(jié)合IEEE 14節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)，通過(guò)案例分析法對(duì)所提出的故障處理方法做出研究分析。最終結(jié)果發(fā)現(xiàn)，有效的處理調(diào)速器故障，可以降低許多不必要的經(jīng)濟(jì)損失，對(duì)水力發(fā)電企業(yè)而言是提高企業(yè)效益的有效辦法。