莲花发电厂调速器过速故障的分析及处理

刘仁亮

（黑龙江牡丹江水力发电总厂，黑龙江 牡丹江 157000）

1 概况

莲花电厂4号机组的调速机在2008年9月进行了更换改造，将用了十几年的环喷式电液转换器淘汰，更换为武汉四创自动设备有限公司制造的步进电机式BW（S）T-PLC型调速器。BW（S）T-PLC型双可编程微机调速器是以施耐德可编程控制器（PLC）为控制核心，以无油电转作为电液转换环节，以机械液压系统作为执行机构，组成的一种新型微机调速器。克服了目前步进式调速器存在的缺陷，真正实现了电液转换机构不用油、断电自保持、全数字化、免维护、可靠性和调节品质高。

2 事件经过

2010年5月13日早上5时23分，4号机组启机，在启机空载过程中，出现了电调故障，调速器A、B套测频故障，过速PT及齿盘115%事故配压阀动作，PT过速150%等报警信号，电子开关分合等工况。通过现场查看，发现4号机组在停机状态时平衡表显示为0.3，正常情况下机组处于备用状态时，平衡表应该为负值。检测调速器导叶反馈与监控系统接力器行程电量不一致，而后进行了调速器和外接信号发生器的测频回路检查，调速器触摸屏上显示的机频信号与信号发生器所发出的信号一致，说明测频回路正常。机组空载试验，调速器收到开机令，但导叶无反馈，平衡表显示依然为0.3，机组手动停机，再次空载情况依旧。运行人员将调速器切为机手动，手动开机导叶开度为11.7，机组频率在46.5左右，切回自动位置，查看调速器PID输出有数值，但机组频率与导叶反馈无变化，切为电手动后动作减开度把手，机组频率与导叶无变化，后导叶机手动开机，机组一切正常，机组停机后平衡表显示为-1.1。

3 事件分析及处理

采用监控系统对当时调速机运行中的各项采样值进行分析，为了能详细清晰地表述，选取一张正常运行状况下的调速机参数采样值截图，以及一张故障状况下的调速机参数采样值截图，进行比对说明，见图1、图2。

图1中，红色线为倒水机构导水叶开度的换算值，即接力器行程值。蓝色线为调速机PID综合放大输出值，即步进电机驱动模块的开入量。黄色线为调速器以外的采样设备报送的接力器行程值，它与红色线互为校对。它们都对蓝色线PID输出作出一致趋势反映，随着蓝线变化而变化。

图1 调速机正常运行参数采样值

图2 调速器异常运行参数采样值

图2中参数的颜色设定与图1相同。从图2中可以看出以下几点：

（1）红色线互校于黄色线，证明两处采样设备有足够的可信度，采样值可以作为可靠的分析依据。

（2）图中两次出现反趋势运动现象。第一次反趋势出现在调速机分段开启导叶的减速开启段，可见开度是此时开始背离指令的，并且可见此时机构已脱离指令的控制，出现了处于手动态才有的关向运动状况。经判断应是PID减小输出的趋势速率到S2时，对应原有导叶打开速率S1，产生了一个递减的速率差值s，致使电机响应s值向关侧向运动M，以减小导叶的打开速率，因步进电机的反馈发卡而没能在第一时间馈送实际步进位置值-M，去平衡掉这个趋势M，导致电机向关向过运动。并由于导叶的逐渐关小，导致其后PID逐渐加大输出趋近于N，由N对应的电机步进值也就逐渐由关向转为开向，间接地平衡掉速率差值带来的电机向关侧向运动趋势，并逐渐转为开向趋势。

（3）红黄两色（以下称为反馈线）明显滞后于PID输出，图例时间换算显示为7～9 s。由此分析，PID每一次换向都是需要达到极值后才能调动电机随动，经判断可能为机械液压随动系统或步进电机反馈系统的系统故障。因此，更换了步进电机并且重新调整步进电机的零点位置，重新启机到空载后，机组运行正常。

4 结论

调速器系统是一个离散的鲁棒系统，它的调控量具有实时性和不可预知性，因此，它的故障也具有一定的随机性，因而为调速机故障的分析与处理带来了一定的难度。在实践中发现以监控系统为依托、以历史库加数据分析为手段的调速机故障鉴定方法，具有检查方便、数据精确、状态显示直观等特点，对于快速确定故障点，进而解决故障有非常大的帮助。