水电厂调速器频繁抽动问题的解决

摘要 本文介绍了黄龙滩水电厂比例数字式冗余可编程控制水轮机调速器出现抽动问题的原因及其解决方法。对水电厂调速器运行过程中出现的类似问题有很好的借鉴作用，提供了一种排除调速器疑难故障，增强调速器运行可靠性的有效方法。

关键词 调速器；抽动；解决

中图分类号TM7 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）54-0149-02

1 背景介绍

黄龙滩水力发电厂2号机组装机容量85mW，在湖北省电力系统中承担着调峰、调相等重要任务。水轮机调速器是水电站发电机组的重要辅助设备之一，它与电站二次回路或计算机监控系统相配合，完成水轮发电机组的开机、停机、增减负荷、紧急停机等任务。水轮机调速器还可以与其他自动装置一起完成自动发电控制（AGC）、成组控制、按水位调节等任务。

2调速器抽动表现和影响

调速器抽动是在机组空载或并网运行工况、自动平衡状态下，导叶接力器等幅或非等幅周期性快速往复移动，严重时动幅较大，其结果影响调速器对机组转速的正常调节，出力波动较大，严重危及机组、电网的安全和稳定运行。其表现为：调速器主配压阀不停上下抽动，压油装置油泵启动频繁，机组有功功率不能稳定运行在某一给定值，而且一直在波动。

黄龙滩水力发电厂2号机调速器于2009年通过技改将原来的步进电机式调速器更换为新型比例数字式冗余可编程控制水轮机调速器，采用PLC加比例阀和数字阀控制。

2号机组新调速器在投运后频繁出现抽动现象，机组有功输出忽高忽低，达不到电网稳定运行要求，给电厂安全生产和系统安全运行带来极大隐患。并且在出现抽动后，调速器只能由伺服比例阀切至数字阀或手动工况运行。切至手动运行情况下，运行值班人员只能根据调度命令手动调整负荷，在当前自动化水平较高早已实现少人值班无人值守的情况下运行人员根本没有精力一直守在调速器柜旁手动操作；如果切至数字阀控制，由于数字阀控制属于粗调节，不能实现伺服比例阀的精细调节。在调整过程中调速器压力油管路震动较大，长时间频繁调节容易出现管路固定螺栓松动，甚至更严重的会造成压力油管路破裂。综上所述，每次当出现调速器抽动时吧，运行和检修维护人员必须赶到现场将调速器切至手动运行。在机组并网发电工况下对调速器的主配反馈电位器进行更换，待更换完毕通过触摸屏观察主配反馈电位器输出信号稳定后，再切至伺服比例阀自动运行。由于整个更换过程是在机组并网发电过程中进行的，因此危险性较高，一个小小的差错就可能导致机组事故停机。并且每次在更换完毕正常运行一、两个月以后又会再次出现抽动，这不仅给运行维护人员带来较大的心里负担，也对机组甚至电网的安全运行带来危害。

3 调速器抽动原因分析查找、分析

为了解决这一难题，消除机组运行的重大隐患，我们对造成2号机组调速器抽动动作情况进行了认真的调查和分析，对所有可能出现的原因罗列如下：

1）电气测频回路有电磁干扰信号串入；

2）2号机组周围有较大震动，造成主配反馈装置因震动而输出异常；

3）2号机组调速器主配反馈电位器为接触式不能满足运行要求；

4）2号机组调速器油路或液压元件有堵塞或摩擦增大；

5）2号机组调速器反馈电位器输出不正确。

对照每条可能造成调速器抽动的原因我们进行逐条分析、确认：

确认（1）电气测频回路有电磁干扰信号串入

经示波器观察并记录2号机组调速器测频回路输入、输出波形进行对比分析,发现波形正常无其它干扰信号窜入，排除信号造成调速器抽动。

确认（2）2号机组周围有较大震动，造成主配反馈装置因震动而输出异常

经过现场的检查核实，发现2号机组周围震动并不大，调速器控制柜在机组运行期间柜内震动较小，主配反馈装置固定部分固定良好。排除因震动造成的调速器抽动。

确认（3）2号机组调速器主配反馈电位器为接触式不能满足运行要求

经过认真的观察和分析，2号机调速器在改造投运后，其主配反馈电位器由于采用单边固定接触电阻式电位器，在机组运行一段时间后由于电位器的接触面磨损或接触面偏心造成电位器阻值出现跳变，且跳变幅度随着运行时间的延长而逐渐加大。主配反馈信号作为一个重要的反馈信号，它的不稳定将直接导致调速器的自动调节功能故障，是造成调速器抽动的主要原因。

确认（4）2号机组调速器油路或液压元件有堵塞或摩擦增大

经调速器机械维护人员现场认真检查和观察， 2号机调速器引导阀及滤油器等元件均无堵塞或摩擦增大现象，排除因堵塞或摩擦增大造成调速器抽动。

确认（5）2号机组调速器主配反馈电位器输出不正确

经维护人员用万用表和示波器检查,在调速器抽动时,发现2号机调速器主配压阀在中间位置时,反馈值波动超出了设定允许范围,导致调速器PLC认为调速器主配压阀没有回复到中间位置,一直有调节信号输出,致使主配压阀一直动作,调速器产生抽动。这与第（3）条所述原因一致，由于主配反馈电位器为接触式在运行一段时间后由于摩擦和位移造成输出信号不准确，出现跳变从而引起调速器抽动。

通过以上对可能造成调速器抽动的原因进行逐一的分析和排除，最终找出了造成2号机组调速器频繁抽动原因：2号机组调速器主配位置反馈电位器为单边固定接触电阻式电位器，其工作方式类似划线变阻器。调速器主配压阀调节时带动触片移动，通过接触电阻改变引起的微弱电压变化来反应位移，作为调速器小闭环调节重要的反馈信号，对信号的精度和准度有着极高的要求，调速器原配接触电阻式电位器在运行过程中随着磨损和偏移的不断累积造成线性度越来越差，不能真实反映主配压阀的实际位移，自动工况下调速器根据不准确的主配位移信号计算出跳变的输出控制信号从而导致了调速器的抽动。

4 调速器抽动问题的解决

在确定了调速器抽动问题的最终原因为原配主配反馈电位器性能不可靠后，我们开始着手选择替代品。经过认真的比对和分析最终选择了德国博世电磁感应非接触式主配反馈电位器，由于该型电位器采用非接触的电磁感应来反映主配的位移变化，从根本上有效的避免了接触式电位器容易产生的磨损偏差，并且该电位器固定方式为双边固定，相比单边更加垂直、牢固，能够为调速器自动控制提供可靠、准确的主配位移信号。

在对2号机组调速器主配反馈电位器进行改造更换，并经过一系列的参数调整及相应试验正常后，2号机调速器正式投入运行。通过一年时间的运行检验，证明此次调速器抽动问题的解决是非常成功的，自5月份改造以来2号机组调速器抽动现象没有再出现，有力的保证了2号机组正常运行。

5结论

主配反馈电位器作为当前广泛使用的数字式调速器小闭环控制的关键性原件，元件虽小但其性能的好坏直接关系到调速器乃至水电机组的安全可靠运行。因此在该元件的选型和使用上一定要择优而用，此次黄龙滩水电厂2号机组调速器抽动问题的处理无疑对类似问题的解决提供了非常好的借鉴作用。

参考文献

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[2]杨冠成.电力系统自动装置原理.上海交通大学，2000.

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