水轮机调速器抽动故障及解决措施

王韧

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2016.27.049

摘 要：水轮调速器抽动故障的解决过程中，维修人员需要了解抽动故障及发生原因，根据调速器的需求，排除抽动故障。水轮调速器的抽动故障，影响了运行可靠性，解决抽动故障后，还需进行试运行，确保调速器达到稳定、可控制的状态，才能正常应用到水轮机内，保障水轮机运行的整体性，进而提高水轮机的运行效益。

关键词：水轮机 调速器 抽动 故障 解决措施

中图分类号：TM312 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）09（c）-0049-02

水轮机调速器抽动故障，对整个水轮操作的影响较为明显，严重时还会引起其他故障，而且抽动故障具有偶发性、突发性的特征，增加了调速器的运行压力，进而为水轮机的运行埋下安全隐患。为了提高水轮机的性能，深入研究调速器的抽动故障，解决抽动故障后，完善调速器的运行环境，确保水轮机的运行能够达到国家的标准，由此提供稳定、优质的电能。

1 水轮机调速器抽动故障分析

调速器在水轮机运行中起到调节、控制的作用，决定了水轮机的运行状态。水轮机调速器的抽动故障，基本可以表现在3个方面，分别是：引导阀、主配压阀、液压系统，均以上下抽动的方式表现出来。水轮机调速器运行期间，受到外界因素以及内在性能的干扰，较容易发生抽动故障。调速器发生抽动故障时，频率是3～10 Hz，振动幅值是0.5～2.0 mm，一旦出现抽动故障，维修人员采用更换或移动传感器的方法，只能短时间改善调速器的运行，并不能完全解决抽动故障，所以无法在根本上解决调速器抽动故障，还需根据水轮机调速器抽动故障的具体原因，落实相关的措施。

2 水轮机调速器抽动故障的原因

以某水电站的混流式水轮机为例，分析调速器抽动故障的原因。该水轮机调速器在运行一段时间后，有明显的抽动现象，根据该水轮机调速器的振动现象，分析实际的原因。该混流式水轮机为组装机，容量4.5 W，调速器设置在发电机层，距离接力器管路10多米，该水轮机运行幅度很大，但是导叶、接力器之间为拉杆式连接，导叶调速的过程中发生振动，导致信号输出无规律，引起主配压阀抽动，据维修人员检查，具体的抽动位置是阀芯位置，变化值为0.3%～0.8%。该水轮机调速器的主配压阀抽动，还引起了一系列的抽动故障，如，受到主配压阀的抽动影响，比例伺服阀控制部分与正常值相比，输出过快，进而影响到导叶反馈，此时调速器的电气控制系统，已经不能控制整个调速器的运行，引起了抽动故障。根据上述案例可以发现，导叶反馈信号发生波动，直接就会引起调速器的抽动故障，表明导叶反馈是调速器抽动故障的一大原因。

3 水輪机调速器抽动故障的解决措施

结合水轮机调速器抽动故障和故障发生的原因，掌握水轮机调速器的运行状态。维修人员在研究调速器抽动故障的过程中，对其做了全面的分析，重点控制容易引起抽动故障的系统结构，积极改进调速器的系统设计，目的是完善水轮机调速器的运行。维修人员在解决水轮机调速器抽动故障方面，先要掌握故障的发生原因，再提出相关的控制措施，以便提高故障处理的效率，保障水轮机调速器的运行效率。例举水轮机调速器抽动故障的解决措施，具体如下。

3.1 设置压紧行程

设置压紧行程主要是针对水轮机调速器的主阀结果，在水轮机调速器安装或调试时采取压紧行程方式。设置压紧行程的处理措施，必须在停机的状态下才能完成，以免影响调速器的整体结构。例如：在水轮机调速器设置压紧行程时，设置主阀伺服控制信号，维修人员主动控制伺服信号，以此来平衡信号波动，待运行信号平稳后，即可防止主配压阀的阀芯抽动，有利于提升调速器的运行性能。压紧行程是水轮机调速器解决抽动的基本方法，也是最简单的调控方法，此类方法仅应用在主阀引起的抽动故障中，需要由专业的维修人员进行设置操作，控制信号的同时，促进信号波动平衡，尤其是信号波动频率，避免影响调速器的性能，一方面改善水轮机调速器的压紧行程；另一方面优化主阀的运行与控制，排除调速器抽动故障的影响。

3.2 修改和优化参数

水轮机调速器抽动故障分析中，表明了信号振荡对抽动的影响，通过修改并优化数字阀的控制参数，在数字阀输出方面实现延时操作，由此可以避免数字阀的输出信号振荡，防止调速器振动。修改和优化参数，在调速器振动故障控制中，起到预防的作用，随着水轮机调速器的应用与发展，在数字阀控制中引入PID算法，增强PID算法，有利于快速实现数字阀的参数优化，消除参数设置中的偏差。PID算法能够优化数字阀的参数，调节数字阀参数后，促使其接近于调速器的目标参数。例如：当水轮机调速器数字阀的参数控制不明显时，如果没有PID算法的参与，数字阀本身的参数变化根本起不到任何作用，瞬时引起调速器抽动，但是PID算法参与下的数字阀，能够随时调整参数设置，驱动调速器朝向稳定的方向运行，进而有效预防抽动故障。

3.3 滤波处理

滤波在水轮机调速器中引起了抽动故障，维修人员对滤波的处理方式，分为两种状态，分析如：（1）空载状态下的滤波处理，此状态的滤波处理较为简单，维修人员调整主配压阀，调整后可以过滤掉影响输出信号的干扰波，为主配压阀信号传输提供非干扰的环境，保障主配压阀信号准确，才能排除干扰源的影响，防止调速机抽动；（2）运行状态下的滤波处理，不受增减信号的干扰，维修人员在滤波处理方面，先将比例伺服阀控制中的信号做清零处理，再根据调速器的抽动状态，实行滤波处理，采取非频率调节的方法，直至伺服阀的工作状态达到稳定，既可以解决调速器的抽动故障，又可以延长比例伺服阀的使用寿命，体现了滤波处理的效益和效率。水轮机调速器的滤波处理过程中，以工作实况为调节对象，以此来提高调速器的工作性能，排除干扰信号的影响，营造稳定的信号输出环境。

3.4 改变安装位置

水轮机调速器抽动故障处理中，改变安装位置措施主要是针对导叶反馈提出的，因为导叶反馈振幅较大，影响了反馈信号的正常传输，所以为了消除振动引起的信号波动，改变导叶反馈的安装位置，机械转换装置改在水轮机层的位置，防止信号振动造成调速器抽动。除此以外，水轮机调速器抽动故障的维修人员，深入考虑差动变压器概念，更改了传感器的设置，采取移动铁芯的方法，利用位置促进主阀阀芯平衡，解决了平衡点磨损的问题，即使调速器处于长期运行的状态，也能规避抽动风险。水轮机运行中，对调速器的主配压阀阀芯提出了要求，阀芯的动作行程不能有过大的杀局，特别是小行程的位置，所以按照水轮机调速器的现场运行状态，改进主配压阀阀芯的传感器设计，更改为非接触的使用方法，精准地控制阀芯位移，进而完善调速器的运行环境，促使水轮机调速器保持高效率的运行状态，排除了抽动故障的影响。

4 结语

抽动故障是水轮机调速器运行中最常见的，受到系统设计、运行环境等因素的影响，无法保障调速器处于正常的状态。抽动故障对水轮机调速器的影响较大，降低了水轮调速的准确性，为了保障水轮机调速器的安全与稳定，应该及时解决抽动故障。文章以水轮机调速器为研究对象，分析抽动故障及对应的解决措施。

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