水电站水轮机调速器调试与维护措施论述

水电站水轮机调速器调试与维护措施论述

李杰

国家能源集团四川发电有限公司南桠河水电分公司  625400

摘要：调速器属于水轮机的关键构成部分，主要是调整水轮机运行状态和发挥并网作用，调速器转动情况直接影响整个水轮机工况。但是，早期水电站工程受到各种因素制约，调速器调试和维护效果较差，机频、网频等现象频繁产生，有质量安全风险。基于此，文章着重探讨了调速器调试和维护方法。

关键词：水电站；水轮机；调速器；调试；维护

调速器是调整水轮机转速的关键设备，其功能和转动状态的稳定性直接影响水轮机运转，由此影响水电站顺利、可靠发电。

1、调速器的组成分析

水轮机中调速器包含两个部分，即机械结构与电气结构。其中，电气结构是由PLC与IDU组成，存在许多人机接口，而IDU可以直观测量调速器设备对水轮机的调速和各项参数，PLC直接用作调试路径；机械结构包含电气反馈设备、步进式电机（或电液转换器）与位移传感器等[1]。利用调速器调整水轮机出力，令水轮机适应外部负荷变动，保证水轮机运用处于规定范围内。伴随水轮机负荷的改变，其导叶开度出现变化，依靠开度调整流量，令水轮机运转恢复并控制在特定值内或预计值内，这一过程就是水轮机调节，属于调速器的工作。总之，调速器主要负责调整水轮机转速和出力。

2、调速器调试方法

2.1确定调试要点

1.充水前测试。在机组充水前，通电下开启调速器展开转动调试，逐一检测机组紧急停运与复归运行执行是否规范、手自动方式调换时的角度是否和导叶开度一致、机组执行开机并网和甩负荷等比较繁琐动作时的工况是否稳固、模式调换精度是否合格、手动调换方式时的灵活性、停电停运时接力器变动幅度、检测开启开度、调速器故障运转时是否智能传出报警信号且采用防护动作，及其组织精特性测试观察机组在转速过程的非线性度和死区出现状况。

2.充水后测试。水轮机充水之后，重新调试调速器，逐一检测手动启动和停止调速器时的信号灯闪烁状况、检测设备启停时的时长和稳定度等数值、空载运转和带负荷运转过程的调整状态与质量、紧急停运时的调整状态是否符合应用标准。调试检测无误后，根据运转要求，把调速器各种参数调整到最佳值，调试结束后投用机组。

2.2调试办法

    （1）静特性测试

提前把机频调节到50Hz，频次间隔时0.3Hz，重复调控调速器进行反复光滑运行，接力器测试时处在单调降低或者单调提升状态，同时测量记下导叶行程值与机频值的变动状况，制作二者变动曲线，然后把测量结果引入死区计算式子之中，就能精准计量调速器非线性度和运速死区，比较计量结果是否合格[2]。现如今，在国际通用规定中，需要中型调速器非线性度≤5%，大型调速器运速死区≤0.5%。

（2）紧急停机测试

紧急停机测试过程，向调速器传送停机信号，检查导叶是否在允许时间内快速闭合，检查无误后传递紧急复归信号以复归电磁阀，于导叶全开和全闭状态下多次测量运速，需要运速维持在3%-6%以内。再仿真调速器运转异常，检查LCU在突发情况下是否智能关闭继电器单独节点、驱动电磁阀实现紧急停机，并在假设LCU失效状态下手动操控操作杆来压进阀芯达到停机目的。

2.3操作测试

    （1）智能远程操控

为测量调速器远程操控和智能操控状态下的实际状况，把调速器开关调换到自动模式，基于智能远程控制系统进行开机并网、解列停运、增降压力和手自动切换处理。比如，开机并网过程，通过中控室远距离传输启动信号，完成拨出锁锭、启动导叶、机频追踪网频等操作，统一检查出口位置电压互感设备是否顺利投入、水头表部位、符合并网标准后是否顺利关闭合油阀。

（2）手动近控操控

把调速器切换到手动模式，逐一进行增降开度、拔出投放锁锭、手动启停与人工退出等操作，判定调速器人工操控时的情况是否可靠、所传送操作信号是否得到贯彻落实[3]。比如，手动调节开度时，将开关调节到增降侧，传递增加开度和缩减开度的操作信号，若开关未顺利操作，那么操控操作杆来压进阀芯促使导叶开关运行。

3、调速器维护方法

3.1日常维护

第一，参数记录。根据仪表和指示灯闪烁状况，判定导叶开度、接力器变动幅度、油温及油压等各项参数是否科学，若参数异常改变，或者仪表显示数据和测量数值不同，表示调速器处在故障状态，立即把问题反馈给上级部门组织应急检修。而且，记录备用参数测量结果，确认记录信息无误后，在记录单上签名确认，把记录单用作调试和维护的参考依据。

第二，清理。清除调速器壳体内外粘附物和污垢，保证调速器干净。就调速器工作情况来说，将在内部依附许多未得到妥善处置的油污，从而影响水轮机运行效果，员工要重点清理滤油嘴等位置的油污，保证清洁后的邮箱中没有异物后铺设滤网且覆盖盖板，做好油污清洁工作。

第三，润滑。定时在调速器中加入新的润滑油，一直把调速器中的油位保持在规定范围内，发挥出控制零配件磨损、延伸调速器应用年限、管控运行温度等各种作用[4]。而且，需要操作者提前测量油温油位，按照测量结果编制润滑计划，比如，当调速器中润滑油油温太高或颜色比较浑浊时，代表润滑油的效果较差，具有稠度偏低情况，要排出调速器中的润滑油，加入新的润滑油。当调速器中润滑油油温、颜色正常时，加入润滑油到指定油位就行。

3.2防范性维护

由于调速器工作现场环境比较复杂，机组长期运行过程受本身结构老化、外界环境入侵限制等影响，经常产生拒动、导叶反馈出错等问题，由此引起实质性损失，如限制水轮机稳定运行、增多维修费用、缩减调速器应用年限等。基于此，为防范和削减运转故障，在无形当中解决故障隐患，需要定时组织调速器防范性维护，即大修。操作者将调速器停电停机，把调速器分解成电气配件、喷油嘴、截止阀以及滤油器等部分，清洁配件外表的油污和金属粉末等粘附物，替换老旧磨损严重和变形断裂的零配件，加固松动配件。等所有零配件维护结束后，根据规定顺序把配件组合成整机，逐步进行紧急停机、调节导叶开度以及静特性等测试，只有在所有试验都合格后，才能正式投用调速器，结束防范性维护任务。

3.3故障应急维护

调速器转动过程，虽然采用多种调试和维护方法，但是导叶反馈出错等现象始终不能规避，产生异常时极大影响水轮机整体情况，伴随时间延长，调速器受损逐渐严重。为迅速处理故障情况，复原机组稳定工况，需要注重故障应急维修，提前了解各种故障的产生原因并指定应急维护计划，以缩短故障产生后的判断、决策时间，尽量缩减调速器维护周期。比如，机频故障的主要原因有检测模块受损与信号线断开，体现为调速器原位不变但传出故障报警信息，工作人员要采用调速器变成手动模式、逐一检查测量模块和信号线、调换受损测量模块和断裂信号线等方法。

4、结束语

总之，调速度调试和维护的顺利开展，有利于保障水轮机和水电站稳定运转，这是取得预期成效的重点。管理部要高度注重调速器调速和维护任务，通过确定调试要点、采用多种调试方法、防范性检修等措施来加强调速器调速和维护力度，适应水轮机调速器正常应用标准。

参考文献：

[1]余伟红.水电站水轮机调速器调试与维护措施探讨[J].珠江水运,2022(14):96-98.

[2]刘洋.水电站水轮机调速器的调试与维护[J].电气技术与经济,2021(01):49-51.

[3]杨俊,向泽毅,丁立川,吴鸿.水电站水轮机调速器的调试与维护[J].设备管理与维修,2019(04):86-88.

[4]刘建.水电站水轮机调速器的调试与维护[J].山东工业技术,2017(07):170.