水轮机调速器抽动故障及对策

夏艳冰

摘  要：水轮机调速器是控制水轮机运行重要辅助器械，能够保证电力供应顺利进行，保证水电安全。水轮机调速器抽动会影响水轮机的功能，失去速度调节会给设备本身带来性能与状态的影响。因此使用压紧水轮机调速器主阀的行程对设备进行滤波处理，优化伺服比和参数比，优化水轮机调度等，采取相关的措施，可以保证水轮机调速器安全运行，提高水轮机调速器的优化运行。

关键词：水轮机调速器;抽动故障;解决措施

中图分类号：TV73            文献标志码：A

水轮机在运行的过程中很容易出现问题，关键的原因在于生产水轮机时，很容易被周围环境所影响，在设计上存在很多缺陷从而产生问题。因此在具体运行水轮机的过程中，应该对水轮机调速器的运行条件、原则等展开合理的分析。因此必须要通过科学合理的手段与环境相结合，改进设计。在优化改进设计之后，避免设计当中存在的问题，相应提升调速器的使用寿命、运行状态。水轮机调速器在运行的过程中还会发生偶然性的抽动现象，暂时无法将该现象消除，这成为水轮机设备运行的主要安全隐患。

1 水轮机调速抽动的一般表现

水轮机调速器抽动表现在液压系统上出现不间断和机械性、往复性抽动，该现象的存在，导致引发水轮机调速器的主阀、引导阀会出现不同幅度的抽动问题。该问题的出现，还会影响水轮机调速器的稳定运行。该问题在水轮机调速器抽动安装、改造水电站水轮机当中需要重点考虑的问题。如果不采取有效的措施进行补救，整个水轮机调速器都会出现抽动，很容易导致损坏。在不断抽动的过程中，设备的功能受到影响出现故障，水轮机调速器不能发挥调整、限定的作用，对整个水电站的生产都会造成严重影响[1]。详细情况如图1所示。

水轮机调速器一般使用内环控制体系感知主阀阀芯，从而采集水轮机调速器主阀活塞位置信息之后，以电子信号的方式确定设备运行的状态。由于水轮机调速器主阀阀芯传感器的电阻轨是使用导电塑料制作的，在长时间的运行之后会产生磨损，传感器很容易触电，产生接触不良，导致水轮机调速器主阀阀芯传感器接触不良之后，需要对主阀阀芯位置频繁调节从而产生抽动现象。

2 水輪机调速器产生抽动的表现

2.1 压力阀故障部件

水利发电系统当中存在非常多的元件，在正常运行的过程当中往往都是使用内环式控制系统对设备进行管理。水轮机调速器的内部传感器类型是压力阀故障元件，如果在正常使用的过程中产生故障，就需要相关人员及时发现存在的故障，而且将相关的信息转换成电子信号显示出来，整个系统内利用电子信号的关系形成一个完整的系统，电子信号传输到设备工作站之后处理电子信号。

2.2 部件材料故障

在调速器运行的过程中存在很多影响因素，其中一个重要因素是没有平衡问题影响所导致。水轮机调速器的产生材料一般都是塑料材质，在高负荷的运行过程中，塑料会被严重磨损。而且设备在运行的过程中，导电型塑料在经过磨损之后导电能力降低，最终对水轮机的正常运行造成影响。在设备运行的过程中很难准确控制设备具体的故障位置，在平衡点附近出现随机抽动的现象，还会出现阶段性抽动。

2.3 反馈信号的控制设备

反馈信号的控制设备处理效果也是水轮机调速器出现抽动现象的主要原因。当水轮机调速器导叶部分出现波动频率比较大的信息，就说明运行设备存在故障。在设备的反馈机制当中产生反馈信息的主要部分是导叶元件，随着震动频率的增大、减少，震动频率大的导叶部分造成的信号波动非常大。在这种情况下很难有效地进行水轮机信息采集，对内部控制系统的整理也很难进行，对水轮机调速器的控制效果产生负面影响。水轮机调速器增加了抽动故障是水轮机调速器产生抽动故障的关键原因[2]。

3 水轮机调速器抽动故障的解决措施

3.1 及时更换和维修部件

在水轮机调速器故障检测的过程当中，相关人员应该在了解水轮机调速器零部件原件的特征基础上，了解电子部件结构的详细构成，针对设备结构得多各方面进行综合分析，从而科学解决水轮机调速器当中存在的故障。在这个阶段重点应该是重视设备产生出水故障时产生的影响，分析设备故障的主要原因，以设备故障为出发点进行清除处理。因为水轮机调出新运行的过程当中，存在很多设备对系统影响。因此在处理水轮机调速器故障的时候，应该从细节方面入手，积极完善设备的系统软件，优化设备部件，同时分析设备的硬件故障，优化设备的硬件系统。如果设备出现抽动故障，是由系统的原因导致的，因此，重视设备抽动故障的系统控制原因，在处理抽动故障的时候，应该积极优化硬件设施和软件系统，从控制系统方面入手来加强系统的控制能力。另外，检测水轮机设备的过程当中，如果发现存在故障，基本反馈信息都会在导叶部件位置产生，在发生故障的时候，应该分析水能机调速器的重要部件，对于存在的故障，相关人员及时进行维修[3]。

3.2 设置主阀行程

在水轮机调速器安装调试的过程当中，调速器的压紧主阀行程应该在设备完全停机的状态下进行。在设置的过程当中，水轮机调速器主阀控制伺服系统的信号回应很低，须经过信号控制，平衡信号波动频率，从而降低抽动故障的出现。

3.3 优化参数

想要最大程度地避免出现水轮机调速器系统抽动的现象，减少水轮机调速器系统出现的变化，避免出现更多的震动信号，可以通过对调速器延时停止输出数字阀，优化调速器的参数和控制数字阀，将抽动干扰的预防工作提前准备好。在改进之后，使用PID算法，能够优化水轮机调速器参数。参数在优化之后，可以将主阀当中存在的偏差及时消除、及时调整参数量，使其与设定的目标值相近。另外，参数变化缓慢的水轮机调速器会有微分通道、比例通道失效的现象，因此需要通过进一步调节参数，来优化故障存在的现象，消除震动故障，保证水轮机调速器功能的稳定性。

3.4 更换主阀和安装导叶

水轮机导叶接力器当中需要安装导叶反馈接受电子信息，一般是使用直线电位器来安装导叶。导叶反馈震动的频率比较高，反馈信号的过程中产生波动造成水轮机的抽动障碍，因此可以改变导叶反馈的位置，将其安装在水轮机调速层机械转换设备当中，可以防止震动出现抽动障碍，对设备造成干扰。

另外还可以滤波处理水轮机，在水轮机调速器空载的情况下对机组进行分析调整，利用主阀对水轮机进行调整，由于水轮机调速存在障碍，很容易产生整个系统混乱的现象。因此在具体的使用过程中为提高设备自动控制的精准度，应该充分考虑调速器发生故障的来源和特征，考虑水轮机调速当中的各种影响因素，从而逐渐完善水轮机调速器的性能，提高调速器，保证水轮机调速器的运行在安全可控的范围内。还可以优化水轮机调速器的开机曲线，在自适应开机曲线过程中，优化导叶的开度，避免开机的过程中导叶波动范围大，增加开机过程中的不稳定性。

3.5 解决压油泵频繁启动问题

水轮机调速器油泵启动频繁现象的存在不仅浪费了电站的资源能源，而且还会缩短液压设备的使用寿命。发生油泵频繁启动的问题可能是因为调速器压力油泵的效率比较低、调速器压力泵组合阀安全阀异常，造成油泵出口压力油压力达不到设定额度，安全阀将油排到集油槽内。调速器油泵出口压力阀门没有关闭严实，或者是压力油箱因为存在异常而没有正常关闭。其中还有可能是由于调速系统内部油设备存在问题，例如主继电器、导叶锁定和带伺服系统的叶轮叶片异常等。针对上述情况，综合考虑到所有可能存在的原因之后，采取合理的措施进行检查调整，对其进行优化。

解决的方式是观察油泵内的机油压力情况，检查清洗油泵入口滤网是否清洁干净。如果是油泵本身存在故障或者是相关的问题，就需要在检查之后做好维修、或者是更换油泵。重新调整安全阀组合阀的设置确保阀门的密封性。检查调速器的压力油泵出口阀和压力油箱排水阀是否紧密关闭，如果没有严格关闭会给设备的稳定运行埋下安全隐患。在这种情况下就需要及时更换阀门。检查调速系统内油液设备是否正常运行，可以避免发生窜油现象。做完上述检查之后，如果还未解决调速器油泵频繁启动的问题，可以考虑更滑阀套，这是因为其可能存在导叶和叶片之间的主配调节频繁现象所导致的。另外还有可能是水泵启动频繁存在电气方面的问题，可以检查油泵的设定值是否正常，检查电路和位移传感器电路。

除此之外，不排除存在常见的故障，例如存在机械柜压差故障，可以对调速器机柜过滤器进行清洗，或是更换过过滤器就可以消除故障。例如导叶和叶片故障，处理电磁阀问题和位移传感器的异常问题，就可以消除故障。

4 結语

综上所述，水轮机调速器系统有自身的特征，具体的操作系统也有一定的特征。如果水轮机调速器存在障碍很容易造成水轮机系统发生错乱。因此在实际水轮机工作时为提高自动控制设备的可靠性，在运行调速器发生故障的时候，要充分考虑水轮机调速器存在的各种影响因素，从而完善水轮机性能。

参考文献

[1]王晶超，朱秋红，王晓瑜.水轮机调速器系统抽动故障及其消除措施[J].中国高新区，2018（10）：192.

[2]张官祥，常中原，蒋小辉，等.水轮机调速器通信故障诊断处理及防范措施[J].水电站机电技术，2018，41（8）：64-67.

[3]鲍海艳，龙丽婷，付亮，等.水轮机调速器功率调节模式下负荷调节过渡过程稳定性研究[J].农业工程学报，2019，35（17）：50-57.