浅析水轮发电机组机频不稳的处理

韩春英

（黄河小浪底水资源投资有限公司，河南郑州450000）



浅析水轮发电机组机频不稳的处理

韩春英

（黄河小浪底水资源投资有限公司，河南郑州450000）

摘要：详细介绍了冲击式调速器的结构功能以及出现机频不稳定故障的解决办法。

关键词：冲击式；调速器；机频

0　概述

芒缅河水电站位于云南省盈江县弄璋镇西南部芒缅河干流上，距盈江县城约53 km，属引水式电站，电站引用流量Q引=1.1 m3/s，设计水头390 m，额定转速395 r/min。安装2台冲击式水轮发电机组，装机容量1×1.6 MW（1号机组）+1×2.0 MW（2号机组），设计年发电量1715万kW·h。年利用小时5358 h，电站以发电为主。

芒缅河水电站机组采用武汉汉诺优电控有限责任公司的CKT-40-4.0型冲击式微机调速器，采用现代高压液压技术控制以及可编程微机控制技术，用囊式储能器代替常规液压气管，具有集成化程度高、质量可靠、性能优良等优点。适用于调速器储能容积小于40 L的切击式、斜击式水轮机的转速/频率、有功功率调节。

1　调速系统结构及主要参数

1.1主要构成

CKT-40-4.0型冲击式微机调速器主要由电气控制柜、油箱、气囊式储能器、油源阀组、控制阀组、电接点压力表、电机泵组、高压软管、接力器及位移传感器等组成。

1.2技术参数

（1）交流工作电源：AC 220 V±15 %；

（2）直流工作电源：DC220V±15%或者DC110V± 15 %；

（3）机频信号电压范围：AC 0.3 V～AC 150 V；

（4）网频信号电压范围：AC 0.3 V～AC 150 V；

（5）交流电源取自站用电400 V电源屏，直流电源取自站用直流电源屏，互为备用，无切换时间。

2　调速系统出现故障现象

2013年9月22日，天气晴好，芒缅河水电站1号机组、2号机组带负荷正常运行，无外部影响发电不利因素。15：25，运行值班员发现2号机组运行工况出现声音异常，现场巡视后，15：30 2号机组上位机停机不成功，在现地手动紧停调速器，通知相关领导。

组织有关人员在进行了检查后，再次开机至水轮机状态，机频高于50 Hz时，调节开度为“0”，喷针开度仍为空载开度，机频继续上升，最后越限，水轮机保护动作，调速器紧停。

3　原因分析

根据运行值班员的汇报，电站组织相关人员进行分析处理。2号机组出现声音异常时（以15：25为例）有关数据如表1、2所示：

表1　1号机组、2号机组15:25实时参数

表2　1号机组、2号机组15:25实时参数

从表1、表2分析可知，2号机组在运行工况出现异常时，机组并没有超出正常运行范围运行，净水头、各部轴承温度、励磁电流等运行参数并没有出现明显的异常现象，机频、转速等参数有上升趋势。因此，首先排除了水位压力降低、电磁力矩不平衡、外部受力等原因造成机组震动，于是，将调速器反馈系统作为进一步的排查重点。

4　故障处理

调速器采用电子调节器+电液随动系统的系统结构，调节运算功能由PLC完成，电液随动系统实现功率放大，推动喷针打开或关小，从而调节机组频率和负荷。

调节器采用智能变结构、变参数PID运算，电液随动系统由综合放大电路板、数字（比例阀）、接力器、位移传感器构成。

经过全面检查，PLC输入、输出信号正常，数字比例阀及油管路、接力器工作正常，电手动关喷针时，喷针不能全关，全开正常，通过对电磁阀强励，全关全开均正常。于是，维护人员对位移传感器、二次接线回路、综合放大电路板进行了重点检查。

4.1二次接线回路

经过排查二次接线，发现接力器反馈11号端子松动，出现虚接现象，紧固后，二次接线回路正常，但故障仍没有排除。

4.2位移传感器

首先检查了位移传感器的动作顺畅性、输入电源、输出信号以及固定装置。发现输入电源、输出信号正常、传感器本体没有发卡现象，位移传感器移动部分与喷针活塞联结部位存在问题。

（1）位移传感器移动部分与喷针活塞联结固定螺栓采取单螺帽方式固定，长期运行后，出现松动现象；

（2）位移传感器轴线没有在一条轴线上，全关时出现位移偏差，零点漂移。

通过加装“背帽”及调整轴线，将上述问题处理后，发现故障现象仍没有排除。

4.3综合放大电路板

首先检查了电子“零点”、三角波频率及放大倍数，均正常。在检查正向死区补偿、负向死区补偿时，发现对地电阻值远远大于说明书要求。具体参数见表3。

表3　补偿参数表

根据说明书要求，将上述阻值调整到要求值，再次做调速器无水试验，开启喷针速度明显降低，关喷针时，喷针拒动。

根据上述现象，试验人员进行大量试验，重新调整正向死区补偿、负向死区补偿参数，当负向死区补偿参数调整到8.00 K、正向死区补偿调整到5.41 K时，调速器运行稳定，故障排除。

5　结论

（1）二次接线比较复杂，长期运行，容易产生松动，建议经常检查。

（2）冲击式机组震动较大，建议电气元器件做好防震工作。

（3）由于说明书版本的不一致，有关要求可能与实际偏差较大，建议根据试验现象逐步调整，直至合适。

作者简介：韩春英（1972-），女，工程师，从事水电站技术管理工作。

收稿日期：2016-01-19

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2016.04.017

中图分类号：TV734.4

文献标识码：B

文章编号：1672-5387（2016）04-0052-02