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水輪機(jī)調(diào)速器的作用是什么 水輪機(jī)調(diào)速器常見故障和原因有哪些

摘要:水輪機(jī)調(diào)速器是水輪發(fā)電機(jī)組非常重要的輔助控制設(shè)備之一,它的運(yùn)行品質(zhì)的好壞直接決定了機(jī)組的安全和穩(wěn)定運(yùn)行。降低水輪機(jī)調(diào)速器的故障率是提高機(jī)組運(yùn)行可靠性的最行之有效的手段。接下來(lái)本文將簡(jiǎn)單介紹水輪機(jī)調(diào)速器的作用是什么以及水輪機(jī)調(diào)速器常見故障和原因有哪些,一起到文中來(lái)看看吧!

一、水輪機(jī)調(diào)速器的作用是什么

水輪機(jī)調(diào)速器作為水輪機(jī)的重要構(gòu)成部分,也是實(shí)現(xiàn)對(duì)水輪機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)的關(guān)鍵部分。為保證水輪機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn),并據(jù)此保障水電站的正常、穩(wěn)定運(yùn)行,水輪機(jī)調(diào)速器一般具備兩種作用:并網(wǎng)作用和調(diào)節(jié)作用。

1、并網(wǎng)作用是實(shí)現(xiàn)對(duì)水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整的重要條件。在水輪機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中,工作人員通過(guò)電腦向水輪機(jī)下達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)調(diào)整指令,隨后水輪機(jī)調(diào)速器具備的并網(wǎng)功能可依據(jù)相關(guān)指令,對(duì)水輪機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整,有利于保障水輪機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。

2、調(diào)節(jié)作用作為水輪機(jī)調(diào)速器的主要功能,也是體現(xiàn)水輪機(jī)調(diào)速器價(jià)值的功能,其的作用是對(duì)水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度、水流量、功率等進(jìn)行調(diào)節(jié)。即在水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中,工作人員可依據(jù)需求,利用調(diào)速器所具備的調(diào)節(jié)功能,將水輪機(jī)的轉(zhuǎn)速、功率、水流量等調(diào)節(jié)至恰當(dāng)?shù)臄?shù)值,以此保證水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的安全性和穩(wěn)定性,進(jìn)而為水電站的安全、穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。


二、水輪機(jī)調(diào)速器常見故障和原因有哪些

1、機(jī)組自動(dòng)空載頻率擺動(dòng)值大

其現(xiàn)象分為以下三種情況:

(1)機(jī)組手動(dòng)空載頻率擺動(dòng)達(dá)0.5~1.0HZ,自動(dòng)空載頻率擺動(dòng)為0.3~0.6HZ

原因:機(jī)組手動(dòng)空載頻率擾動(dòng)大,調(diào)速器參數(shù)整定不當(dāng)。

處理:進(jìn)一步調(diào)整PID調(diào)節(jié)參數(shù)(bt、Td、Tn或Kp、Ki、Kd)和調(diào)整接力器反應(yīng)時(shí)間常數(shù)Ty,盡量減小機(jī)組自動(dòng)空載頻率擺動(dòng)值。

(2)機(jī)組手動(dòng)空載頻率擺動(dòng)0.3~0.4HZ,自動(dòng)空載頻率擺動(dòng)達(dá)0.3~0.6HZ,且調(diào)整PID調(diào)節(jié)數(shù)bt、Td、Tn或Kp、Ki、Kd無(wú)明顯效果

原因:接力器反應(yīng)時(shí)間常數(shù)Ty值過(guò)大或過(guò)小。

處理:調(diào)整電液(機(jī)械)隨動(dòng)系統(tǒng)放大系數(shù),從而減小或加大接力器反應(yīng)時(shí)間常數(shù)Ty,當(dāng)調(diào)節(jié)過(guò)程接力器高頻抽動(dòng),則Ty過(guò)小,當(dāng)接力器動(dòng)作遲緩且過(guò)調(diào),則Ty過(guò)大。

(3)機(jī)組手動(dòng)空載頻率擺動(dòng)0.2~0.3HZ,自動(dòng)空載頻率擺動(dòng)大于等于上述數(shù)值,調(diào)PID參數(shù)無(wú)明顯改善

原因:接力器至導(dǎo)水機(jī)構(gòu)和/或?qū)畽C(jī)構(gòu)機(jī)械/電氣反饋有過(guò)大的死區(qū)。

處理:處理機(jī)械液壓系統(tǒng)和減小反饋機(jī)構(gòu)死區(qū)。

2、機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行接力器開度自行減小

機(jī)組并網(wǎng)自動(dòng)運(yùn)行時(shí),出現(xiàn)導(dǎo)葉接力器開度自行減少(又稱“溜負(fù)荷”),其現(xiàn)象分為以下四種情況:

(1)接力器開度(機(jī)組所帶負(fù)荷)與電網(wǎng)頻率的關(guān)系正常,調(diào)速器由開度/功率調(diào)節(jié)模式自動(dòng)切至頻率調(diào)節(jié)模式工作

原因:電網(wǎng)頻率升高,調(diào)速器按靜態(tài)特性(bp)減小負(fù)荷。

處理:如果被控機(jī)組并入大電網(wǎng)運(yùn)行,且不起電網(wǎng)調(diào)頻作用,可取較大的bp值,并使調(diào)速器在開度模式或功率模式下工作。

(2)由三個(gè)因素構(gòu)成①YPID在較大位置②電液轉(zhuǎn)換器平衡電流(電壓)在開啟方向③導(dǎo)葉向關(guān)閉方向運(yùn)動(dòng)

原因:電液轉(zhuǎn)換器卡阻于關(guān)閉側(cè)。

處理:檢查并處理電液轉(zhuǎn)換器①切換并清洗濾油器②檢查電液轉(zhuǎn)換器并排除卡阻現(xiàn)象。

(3)由三個(gè)因素構(gòu)成①YPID與導(dǎo)葉實(shí)際開度Yg一致②機(jī)組所帶負(fù)荷在空載附近③機(jī)組二次回路電源消失或切換

原因:機(jī)組油開關(guān)誤動(dòng)作。

處理:檢查送入微機(jī)調(diào)速器的機(jī)組油開關(guān)輔助接點(diǎn),保證機(jī)組二次回路電源不間斷。有的微機(jī)調(diào)速器在機(jī)組油開關(guān)斷開時(shí),即將電氣開限以一定速度減至空載,或者立刻將其關(guān)至空載位置。

(4)由三個(gè)因素構(gòu)成①YPID與導(dǎo)葉實(shí)際開度反饋指示表基本一致②導(dǎo)葉實(shí)際開度明顯小于YPID③調(diào)速器發(fā)出“導(dǎo)葉故障”信號(hào)

原因:導(dǎo)葉行程電氣反饋移位。

處理:將調(diào)速器切至手動(dòng)運(yùn)行,檢查導(dǎo)葉接力器位移,調(diào)整并可靠固定開度變送器鎖緊定位螺釘。

3、導(dǎo)葉接力器呈現(xiàn)跳躍式運(yùn)動(dòng)或抖動(dòng)現(xiàn)象

調(diào)速器接力器抖動(dòng)現(xiàn)象分為以下四種情況:

(1)由兩個(gè)因素構(gòu)成①調(diào)速器外部功率較大的電氣設(shè)備啟動(dòng)/停止②調(diào)速器外部直流繼電器或電磁鐵動(dòng)作/斷開

原因:機(jī)頻與接力器出現(xiàn)抖動(dòng)調(diào)速器受外部干擾。

處理:①檢查并妥善處理微機(jī)調(diào)速器的機(jī)柜和微機(jī)調(diào)節(jié)器殼體的接地。

②外部直流繼電器或電磁鐵線圈加裝反向并接(續(xù)流)二極管;接點(diǎn)兩端并接阻容吸收器件(100Ω電阻與630V,0.1μF電容器串聯(lián))。

(2)開機(jī)過(guò)程中,機(jī)組轉(zhuǎn)速未達(dá)到額定轉(zhuǎn)速,殘壓過(guò)低;或機(jī)組空載,未投入勵(lì)磁;機(jī)組大修后第一次開機(jī),殘壓過(guò)低,機(jī)頻信號(hào)出現(xiàn)跳動(dòng),接力器跟隨抖動(dòng)

原因:機(jī)組頻率信號(hào)源受干擾。

處理:機(jī)組頻率信號(hào)(殘壓信號(hào)和/或齒盤信號(hào))均應(yīng)采用各自的帶屏蔽的雙絞線接至微機(jī)調(diào)速器,屏蔽層應(yīng)可靠地在一點(diǎn)接地。頻率信號(hào)線不要與強(qiáng)動(dòng)力電源線或脈沖信號(hào)線平行、靠近布置。

(3)抖動(dòng)現(xiàn)象無(wú)明顯規(guī)律,似乎與機(jī)組運(yùn)行振動(dòng)區(qū)、運(yùn)行人員操作有一定聯(lián)系

原因:接線松動(dòng)、接觸不良。

處理:檢查微機(jī)調(diào)速器接線端子、電液轉(zhuǎn)換器等電/機(jī)轉(zhuǎn)換裝置、導(dǎo)葉接力器變送器、機(jī)組功率變送器、水頭變送器及調(diào)速器內(nèi)部接線的連接情況,并加以相應(yīng)的處理。

(4)調(diào)節(jié)器輸出作較大幅度變動(dòng)時(shí)主配壓閥跳動(dòng)、油管抖動(dòng)、接力器運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)過(guò)頭現(xiàn)象

原因:導(dǎo)葉接力器反應(yīng)時(shí)間常數(shù)Ty值偏小。

處理:減小電液(機(jī)械)隨動(dòng)系統(tǒng)的放大系數(shù),從而使接力器反應(yīng)時(shí)間常數(shù)Ty取較大數(shù)值。

4、運(yùn)行中調(diào)節(jié)模式自動(dòng)切換

調(diào)節(jié)模式自動(dòng)切換現(xiàn)象分為以下兩種情況:

(1)機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行調(diào)速器在功率調(diào)節(jié)模式下工作,自動(dòng)切換至開度調(diào)節(jié)模式下工作

原因:機(jī)組功率變送器有故障或斷線。

處理:檢查切換后的開度調(diào)節(jié)模式下的微機(jī)調(diào)速器讀入的機(jī)組功率值,若與機(jī)組實(shí)際功率有較大差別,與導(dǎo)葉實(shí)際開度不相適應(yīng),則可確認(rèn)為機(jī)組功率變送器有故障或斷線,應(yīng)檢查并排除其故障。

(2)機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行調(diào)速器在功率調(diào)節(jié)或開度調(diào)節(jié)模式下工作,自動(dòng)切換至頻率調(diào)節(jié)模式工作。

原因:電網(wǎng)頻率變化過(guò)大或測(cè)頻環(huán)節(jié)有故障。

處理:機(jī)組并入小電網(wǎng)或帶孤立負(fù)荷,這種切換是合理的,若電網(wǎng)頻率變化過(guò)大,不必強(qiáng)行切換至功率調(diào)節(jié)或開度調(diào)節(jié)模式下工作。機(jī)組并入大電網(wǎng),若電網(wǎng)頻率十分穩(wěn)定,則這種切換應(yīng)足夠重視,應(yīng)觀察電網(wǎng)頻率變化情況,并檢查微機(jī)調(diào)速器的頻率測(cè)量及顯示結(jié)果??蓪⑵淝袚Q至開度調(diào)節(jié)/功率調(diào)節(jié)模式工作,觀察一段時(shí)間,以確認(rèn)頻率測(cè)量環(huán)節(jié)的工作是否正常。

5、甩負(fù)荷過(guò)程中出現(xiàn)的不正?,F(xiàn)象

其現(xiàn)象分為以下六種情況:

(1)甩100%負(fù)荷過(guò)程中,導(dǎo)葉接力器關(guān)閉到最小開度后,開啟過(guò)于遲緩,或重啟過(guò)快,使調(diào)節(jié)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。

原因:PID調(diào)節(jié)程序中負(fù)限幅整定不當(dāng)。

處理:合理設(shè)定負(fù)限幅值。

(2)甩>75%額定負(fù)荷過(guò)程中的水壓上升值過(guò)大

原因:導(dǎo)葉接力器關(guān)閉時(shí)間過(guò)短。

處理:檢查是否接力器最短關(guān)閉時(shí)間過(guò)短,若是,按調(diào)節(jié)保證計(jì)算,加長(zhǎng)導(dǎo)葉接力器關(guān)閉時(shí)間值。

(3)甩>75%額定負(fù)荷過(guò)程中的機(jī)組轉(zhuǎn)速上升值過(guò)大

原因:導(dǎo)葉接力器關(guān)閉時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。

處理:檢查是否接力器最短關(guān)閉時(shí)間過(guò)長(zhǎng),若是,按調(diào)節(jié)保證計(jì)算,縮短導(dǎo)葉接力器關(guān)閉時(shí)間。

(4)甩>75%額定負(fù)荷過(guò)程中的水壓上升和/或機(jī)組轉(zhuǎn)速上升值過(guò)大

原因:兩段關(guān)閉特性不合要求。

處理:按調(diào)節(jié)保證計(jì)算,調(diào)整兩段關(guān)機(jī)速度及拐點(diǎn),或重新進(jìn)行過(guò)渡過(guò)程仿真計(jì)算,尋求合理的兩段關(guān)閉速度及拐點(diǎn),重新進(jìn)行整定。

(5)甩>25%額定負(fù)荷時(shí),導(dǎo)葉接力器的不動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)

原因:調(diào)速器轉(zhuǎn)速死區(qū)ix偏大。

處理:①檢查并減小機(jī)械液壓系統(tǒng)死區(qū)。

②適當(dāng)增大綜合放大系數(shù)。

③適當(dāng)加大Tn或KD值。

(6)機(jī)組油開關(guān)未動(dòng)作,仍在“合上”位置,但送給調(diào)速器的機(jī)組油開關(guān)接點(diǎn)斷開,導(dǎo)致甩負(fù)荷或減負(fù)荷

原因:機(jī)組油開關(guān)接點(diǎn)誤動(dòng)作(斷開)。

處理:①完善機(jī)組二次回路電源接線,防止機(jī)組油開關(guān)輔助繼電器誤動(dòng)作。

②微機(jī)調(diào)速器程序中對(duì)油開關(guān)輔助接點(diǎn)進(jìn)行斷開延時(shí)處理(但應(yīng)慎重)。

6、與水頭有關(guān)的故障現(xiàn)象

水頭有關(guān)的故障現(xiàn)象分為以下三種情況:

(1)開機(jī)過(guò)程中,機(jī)組頻率到不了額定頻率50Hz

原因:空載開度運(yùn)行值偏小。

處理:①人工設(shè)定的水頭值高于實(shí)際水頭值,使查表插值得到的空載開度值小于應(yīng)有的空載開度,需人工設(shè)定正確水頭值。

②程序中的設(shè)定的空載開度值偏小,應(yīng)根據(jù)水電站實(shí)際空載開度修正。

(2)導(dǎo)葉接力器增大不到合理的最大開度

原因:①電氣開限增大不到應(yīng)有的最大值②導(dǎo)葉反饋調(diào)整偏大。

處理:①人工設(shè)定的水頭值高于實(shí)際水頭值,使查表插值得到的電氣開限最大值偏小,應(yīng)人工設(shè)定正確水頭值。

②程序中的電氣開度限制最大值的節(jié)點(diǎn)值小于應(yīng)有的值,應(yīng)修正上述節(jié)點(diǎn)值。

③導(dǎo)葉反饋調(diào)整偏大。

(3)機(jī)組效率降低,運(yùn)行中振動(dòng)偏大

原因:①雙調(diào)整調(diào)速器可能是協(xié)聯(lián)關(guān)系不正常②機(jī)組運(yùn)行于氣蝕區(qū)。

處理:①人工設(shè)定的水頭值不等于實(shí)際水頭值,使插值得到的協(xié)聯(lián)關(guān)系不正確,應(yīng)人工設(shè)定正確水頭值②避開氣蝕區(qū)運(yùn)行工況。

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