水电站调速器常见故障及其维修检修处理方法

水电站调速器常见故障及其维修检修处理方法

关志强

新疆伊犁河流域开发建设管理局 835000

摘要：水电机组能否正常可靠地运转，与其各项电气设施的优良性能密切相关。而机组的运行状况是否平稳，则是机组能否顺利运行的前提条件。本文根据多年的工作经验，总结并剖析了水电站调速器在工作过程中遇到的几个问题，并给出了一些处理办法，为水电站调速器运维人员提供参考。

关键词：水电站;调速器;故障;处理

0前言

调速装置是水电站进行机组输出功率调整和自动控制的核心装置，它的主要工作是使机组在额定速度下工作，在负荷变化或其他外界因素的影响下，使设备的转速不超过指定的范围，并且在新的工作环境中迅速展开工作。

1调速器的功能

1.1调速器的设计

根据电力市场需求和水力发电厂的具体需求，本文提出了解决传统的变频器存在的问题，以达到更好的性能和更好的效果。并网特点：调速器可按要求（机边或远程控制）自动起动，采用闭环方式启动，其提高了机组的转速以及稳定性，达到了无负荷状态在达到空载状态时，自动准同步控制装置可以准确地调整机组的频率，同时还具备每分钟最少6次以上的过周期并联的能力，从而使机组并网更快速、更平稳。

1.2调节有功功率

由于国内大部分电站均纳入了电力系统，当长时间带有固定负载的机组投入电网后，由于其速度与功率系统的同步，不需要进行调频，它的工作主要是调节电网的有功功率。而调速器又可分为闭环和开环，均为数字电液伺服，定位精确，无打滑加载，进而促使整个有功调整过程迅速、平稳、精确。

1.3自动调频功能

由于我国的小电网存在着电力大容量的问题，而在电力网的拆分过程中，由于电力网的解体，电力系统的故障识别能力非常强。所以，在电网释放后，将调速器由基本负荷运行方式转变为具有小型电网的频率，并对其进行迅速的状态辨识和调节，它可以使具有调节器的地方供电公司在解除管制后，在电力市场中快速进行自我保护，不至于因停电而造成整个地区的小型电网瘫痪，从而保障发电、供电和用电的安全。

2调速器的特点

(1)水轮机的工作能力很强，而且体积很大，在运行过程中会遇到大量的水流，水轮机组是水电发电厂的主要动力设备，它可以调节水流的速度，对水流有很好的控制作用。

(2)水轮机调速器工作过程复杂，涉及范围广。而水轮机结构复杂，调速器作为其内部构件之一，运行起来比较繁琐。所以，在运转之前，需要经过很多的步骤和流程，这种设备的运行速度很快，流程也很多，任何一个环节出了问题，都会影响到水轮机的正常运转。

(3)水轮机调速器在运行过程中受多种因素影响，所以，一定要确保调速器能正常工作，并采取有效措施。而在进行调试和维修时，必须考虑运行环境对设备性能的影响，只有综合考虑影响因素，才能避免故障再次发生。

(4)水轮机调速器功能多样，在运行过程中肩负着多种任务，只有使它的各项性能得到最大程度的发挥，才能保证其安全、可靠地生产。随着科技水平的不断提高，水轮机功能不断完善，并具备并网和自动调节功能。利用计算机技术可实现并网任务，并可根据实际情况调整水轮机转速，合理控制水流量，使整个水力发电系统安全稳定运行^[1]。

3调速器常见技术故障及其处理方案

3.1调速器频繁抽动

根据水力发电厂实际情况，调速器抽动主要是指当机组处于空载状态或自动平衡状态时，导叶接力器发生等幅或非等幅周期性往复运动。由于调速器系统更为复杂（图1)，产生抽动的原因很多。在正常情况下，调速器的抽动会影响机组调速的调节，同时，系统输出电压的起伏也会严重地危害到电网的安全可靠运行。在生产过程中，常出现的主配压阀的升降运动，压油装置的油泵启动频繁，有功功率的起伏。分析原因：一是电磁干扰信号串入测频回路，二是机组受环境振动影响，主反馈装置无法正常输出；三是由于主回授电位计为接触型，无法达到设备的工作需要：此外，液压元件的摩阻增加，管路阻塞，以及反馈电位计的输出有问题，如（图一）。

图一 水轮机调速器系统构成

针对水力发电厂的实际运行情况，以及调速器频繁的抽动，可以针对具体原因采取相应的处理措施。首先是电气测试回路串入干扰信号的问题，通过示波器观察机组调速器测频回路输入输出波形是否有差异，若无异常则说明调速器不是串入干扰信号所致；二是机组周围强烈的振动，导致主反馈系统无法正常输出，可通过对机组进行检查，找出故障原因，及时加固，避免抽动。若机组周围振动不强烈且主反馈装置固定良好，则说明调速器的抽动不是由机组周围振动引起的；若调速器主配反馈电位器与要求不符，应及时更换符合要求的主配反馈电位器，以免电位器磨损造成调速器抽动。

3.2压油罐故障

压油罐发生故障时，油压异常会引起调速器报警，而常见的故障有感应阀故障，补气阀故障，系统漏油等。在压力感应阀失效时，如果是弹簧发夹或汽轮机油质量不好导致感应阀内室的活塞移动不畅，那么油泵继续加油，则会导致油箱内部的油压不断上升，超过正常值

^[2]。如果内腔的活塞不能移动，而油泵处于空转的情况，那么油箱中的液压会继续降低，而补气阀失效时，油罐内部压力异常。主要原因是压油罐完成自动补气后补气阀不能完全关闭，压油罐就会继续补气，最终导致罐内压力持续上升，超出正常范围；系统漏油通常是设备质量不高造成的，其中接力器漏油是常见的原因，主要原因是安装过程中管路处理不当、密封不良、密封材料质量差。对于油罐的故障，可以根据实际情况采取以下措施。其中油罐油压和油位异常是由油压和油位引起的。一般情况下，通过调整常闭阀门来完成感压阀故障引起的油压异常处理，既能有效地改善油压，又能降低后续运行中发生故障的机率；其次，对压油罐补气系统故障，应加强日常巡视检查，发现可能引发故障的原因，及时处理，更换补气阀或调整开关，避免出现更严重的问题；

3.3设备性能引起的故障及其处理

非技术性故障中，由于设备性能不能满足调速器正常工作要求，从而导致调速器故障。其中常见油管直径较小、材质较差的油管，容易造成油路堵塞、油管破损，从而引发各种问题。针对设备性能引起的故障，可加强实际工作中的各种故障预防工作。以及加强油质控制、油滤次数、每次过滤时间和过滤后油质的检查，从而有效控制油质。其次，定期更换成本较低的设备，定期维护和定期检查质量，如果质量明显达不到要求，则更换。

3.4人为因素引起的故障及其处理

在水力发电厂正常运行过程中，人为因素造成的故障较少，但仍需采取有效措施加以处理。其中常见的故障原因主要有人员素质低、人员管理不合理等，但都能有效地解决。在实际工作中，管理者应主动了解员工的工作情况，了解员工的意见和建议，然后根据实际情况制定相应的管理制度，明确职责，规范员工行为。同时，要定期开展专业培训，提高员工的专业水平，加强对常见专业问题的培训，并结合水电站的实际情况，引进高素质的人才^[3]。

4结语

水电站作为我国重要的水利工程之一，在发电方面有着举足轻重的作用，因此，水电站的稳定运行直接关系到当地居民用电的安全和质量。而水轮机是水电站最重要的设备，它承担着发电的任务，既能控制水流的速度，也能控制水轮机的转速，如果出现故障，不仅影响了水轮机的稳定性，而且还会造成安全隐患。因此，水电站技术维护人员必须加强对水轮机调速器的管理和维护工作，以保证水电站的使用和功能。

参考文献

1. 徐新宇, 郭文成. 水轮机非线性特性作用下的水电站调速系统稳定性研究[J]. 水电能源科学, 2020, 38(10):5.

2. 王敏. 龙滩水电站调速系统充油建压方式优化[J]. 红水河, 2020, 39(5):4.

3. 段水航. 浅析水电站调速器液压系统内漏诊断与处理[J]. 水电与新能源, 2020, 34(5):4.