一起调速器负荷波动故障的分析处理

(四川嘉陵江亭子口水利水电开发有限公司，四川 苍溪，628400)

一起调速器负荷波动故障的分析处理

杨宗学

(四川嘉陵江亭子口水利水电开发有限公司，四川 苍溪，628400)

水轮机调速器的作用是保证水轮发电机的频率稳定、维持电力系统负荷平衡，并根据操作控制命令完成各种自动化操作，是水电站的重要基础控制设备。它的安全可靠程度对水轮发电机有着举足轻重的影响。然而在实际的运行过程中，水电厂调速器非常容易出现负荷波动的现象。本文对亭子口电站调速器负荷波动的问题进行了分析，并针对问题提出了解决措施，以期为同行提供有益的借鉴。

调速器 负荷波动 故障处理

1 事故发生过程

亭子口水利枢纽电站采用了长江三峡能事达电气股份有限公司生产的MGC4000型调速器系统。其主要由电气控制微机系统、机械液压随动系统和油压系统等部分组成。电气调节由A套伺服电机，B套比例伺服阀构成互为备用。通过切换阀转换比例阀和电机自复中装置的输出，实现主配控制接力器动作，完成水轮机发电机组的开机、停机、增减负荷、紧急停机等任务。2014年3月19日，运行人员发现3号机组调整负荷为200MW，负荷在190MW～210MW，导叶开度在71%～77%之间波动；3号机组调速器油泵不足2min启动一次；现地检查3号机组接力器往复动作频繁。调整3号机组负荷至其它区域运行，负荷波动现象依然存在。将调速器由A套控制伺服电机切至B套控制比例伺服阀运行，机组有功负荷及导叶开度稳定，但主配仍频繁小幅抽动。由B套控制比例伺服阀切回A套控制伺服电机运行，观察有功负荷及导叶开度稳定未再发生波动。在后来运行过程中3号机组多次发生调速器负荷波动现象。

2 负荷波动的原因分析

(1)主配压阀、比例伺服阀、伺服电机存卡阻，调速器油管路有空气，透平油质量劣化等；

(2)反馈输入信号出现异常，包括机组频率、功率变送器、导叶位移反馈等出现异常均可能引起调速器负荷波动；

(3)调速器PID控制参数(kp+ki+kd)设置不正确可能会导致负荷波动；

(4)系统与机组的频率偏差Δf=f-fg，当机组频率相对于50Hz偏离较多时，调速器就会调整导叶接力器开度以达到减缓机组频率变化的目的。当调速器处于开度模式调节时，且处于负载运行时，只有机组频率变化大于±0.2Hz之后调速器才会调整导叶接力器。当调速器处于负载且频率模式运行时，机组频率只要不等于50Hz，调速器就会进行调节，所以当频率出现波动时可能引起负荷波动；

(5)调速器Yg导叶开度给定值的变化。调速器获得的开度给定值，在远方自动方式下是根据监控下发的增减脉冲在空载开度的基础上累加而来。而监控下发增减脉冲的依据是功率给定和当前有功功率反馈的差值通过脉宽调制程序运算得来。如果监控在某个区间连续下发调整令，调速器有可能按照其调整令往返调节。所以监控有功功率变送器出现波动也会引起有功负荷波动而频繁调节；

(6)调速器本身的导叶反馈Y在机组有功处于200MW左右这个开度区间内，位移传感器不稳定，会造成有功波动；

(7)调速器A套伺服电机本身控制性能没有调整好，调整过程中一直存在超调，也会造成导叶接力器往复波动；(8)调速器由A套伺服电机切至B套比例伺服阀运行，有功功率调节虽然平滑，但发现主配压阀仍有小幅抽动现象，可能为比例阀控制死区设置较小，灵敏度较高，造成主配有小幅抽动。

3 故障处理

针对以上分析可能引起有功负荷波动故障出现的原因，我们进行了如下的排查处理：

(1)对3号机组调速器油压装置更换了干净的透平油，检查主配压阀、比例伺服阀、伺服电机无卡阻现象后，手动将导叶往开和关的方向连续多动作排尽空气。在3号机组负荷波动时，将调速器切至机手动运行，3号机组运行稳定，排除了调速器机械原因；

(2)在3号机组带负荷运行过程中，检查调速器接力器两套导叶位移传感器反馈值是否稳定，并对两套导叶位移传感器的屏蔽措施重新进行了处理。检查伺服电机本身控制性能是否完好，伺服驱动器参数设置是否正确。观察记录监控系统远方下发增减脉冲的次数是否在合理范围内，如监控系统在某个区域内连续下发调整令，调速器有可能按照其调整指令往返调节，造成负荷波动。检查监控系统增减负荷继电器动作正确，功率变送器运行稳定；

(3)通过3号机组调速器B套调节器的扰动试验，根据扰动波形，调整空载PID参数由原来的Kp=300，Ki=20，Kd=35，修改为Kp=350，Ki=18，Kd=60，修改后重新进行空摆、空载扰动试验各数据正常；

(4)对3号机组压力钢管排水后进行调速器无水试验，在机手动条件下，观察接力器有0.8%/10min的关方向静态漂移，针对关方向静态漂移对主配的零点重新进行了调整，调整后静态漂移正常；

(5)重新调整3号机组导叶比例阀控制最小区间增益由850调整为600，导叶比例阀中间反馈倍数由800调整到600，调整参数后主配小幅抽动现象消失；

(6)3号机组调速器静态无水试验时，模拟负荷波动时的工况机组运行稳定。目前3号机组在A套调节器远方自动运行调整负荷时，未见有功负荷波动情况出现。

4 结语

调速器作为水轮发电机组正常运行的关键部位，确保其稳定性能是非常必要的。本文中针对发电机组调速器负荷波动这一故障进行了分析与处理，以期为同类故障提供一些参考。但在实际的生产中，调速器并非只有这一种故障问题，当发生其他故障问题时，就需要我们及时采取有效的分析排除方法，来确定故障产生的根本原因，并采取合理科学的处理方法一次性解决这些问题，保证水轮发电机组的正常生产。

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2095-1809(2017)06-0034-02

杨宗学(1986-)，男，四川广元人，本科，助理工程师，从事水电站运行。