水电厂调速器系统故障案例分析与研究

工业技术　ｌ■　Ｃｈｉｎａ　ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｒｅｖｉｅｗ　水电厂调速器系统故障案例分析与研究　李洪成　（调峰调频发电公司鲁布革水力发电厂云南罗平６５５８００）　［摘要］本文主要分析介绍了一起某水电厂因调速器主配压阀无规律抽动引起的事件，从自动控制原理人手对调速器发生抽动的原因进行分析和探讨，并　针对避免出现类似情况提出建议及应采取的措施。　［关键词】调速器，ＦＣ５０００，主配压阀，抽动　中图分类号：Ｕ２６２．２７　文献标识码：Ａ　文章编号：１００９—９１４Ｘ（２０１５）３９—００３６—０２　１前言　对调速器外围控制回路硬连接进行检查，元器件完好，接线端子紧固未松　调速器是水电厂关键设备之一，调速器能否稳定运行关系到水电厂安全生　脱，Ｐ１ｒ等反馈信号正常。　产的各项指标。某水电厂对调速器系统进行了换型改造，新的调速器系统现采　４．２检查控制油路及油压　用ＧＥ公司开发的Ｍｉｃｒｏｎｅｔ　ｐｌｕｓ型调速器控制系统和ＧＥ公司生产的ＦＣ５０００　对控制油泄压后，对油路进行检查，无漏油或窜油现象，油压装置建压后，　型主配压阀，电液转换装置采用ＢＯＳＨ公司生产的ＮＧ６型比例伺服阀。整个系　控制油压稳定，未发生波动。　统为双冗余配置，可实现在线无扰动切换。　４．３检查主配压阀　，　本文对该水电厂某次调速器系统主配抽动的典型故障处理、排查梳理过程　主配压阀外观整体正常，主配压阀阀芯和阀套的配合进行了检查，确认阀　进行了梳理，并从控制原理人手对调速器发生抽动的原因进行了分析和探讨，　套没有拉伤、拉毛的现象。　对提高机组的安全稳定运行起到积极作用。　４．４主配压阀传感器控制回路检查　２故障简介　首先从下面几个方面全面检查，以排除主配压阀传感器控制回路故障：检　在某台机组运行过程中，水轮机调速器主配压阀出现剧烈抽动，主配　查Ａ套主配压阀传感器和伺服比例阀反馈传感器电缆线是否有问题；检查Ａ套　ＬＶＤＴ（￣Ｌｉｎｅａｒ　Ｖａｒｉａｂｌｅ　Ｄｉｆｅｒｅｎｔｉａｌ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ，是线性可变差动变压　主配压阀传感器插头是否松动，插头内部焊线松脱或触到外壳；检查Ａ套反馈　器缩写，属于直线位移传感器）导向杆无规律跳动，透平油产生振荡，主配压阀　放大板和Ａ套伺服比例阀是否存在故障。　至接力器之间管路、法兰及附件遭受强烈震动，致使油管法兰焊接部分产生麓　在对Ａ套伺服系统进行扰动试验（静态）时，发现大幅抽动现象复现，故判　裂、漏油现象。故障发生时调速器主配压阀伺服系统Ａ套在线，Ｂ套备用。　断主配压阀传感器控制回路异常。经检查，发现Ａ套航空插头的插孔有明显压　３故障初步定位　痕，Ａ套主配压阀传感器的插针有歪斜现象，插针与插孔之间接触电阻过大，导　３　１调速器机械液压部分　致信号失真。　（１）主配压阀传感器可能松脱、测量信号输出可能未呈线性，或已损坏，　４．５静态试验验证　（２）主配压阀内部阀套可能松脱，　油压装置建压后，拆除拐臂和连扳，使导叶具备动作的条件。在电气控制柜　（３）比例伺服阀可能出现故障，　上，通过手动和自动施加导叶给定，对导叶手动、自动控制回路进行频率阶跃响　（４）控制油压不稳定，控制油路可能有漏油或窜油现象。　应试验、负荷扰动试验，并末出现主配抽动、管路震动的故障现象。　３．２调速器电气控制部分　４．６故障最终原因　（１）主配压阀传感器可能存在零点飘移，放大器增益偏小或过于灵敏。　更换传感器和电缆线、插头后，重新调零，对调速器伺服系统进行扰动试　（２）调速器电源回路可能受到电磁干扰，传感器电缆屏蔽性能较差；　验，一切正常。故判断，本事件的直接原因为主配压阀传感器、插头连接接触不　（３）ＭＩＣＲ０Ｎ盯控制器的控制输出模块可能出现故障，　良所导致的信号失真引起的故障。　（４）外部输入信号、导叶行程反馈传感器、　等反馈信号源可能故障。　５故障原理分析　４排查处理过程　图ｌ为该厂调速器导叶控制闭环原理框图，从该图中可以得出主配压阀传　４．１检查外围控制回路　感器信号失真对控制系统的影响。　……～一……　……一…　…～～…一　受　强蔺　蕊　图１调速器导叶控制原理框图　３６　ｌ科技博览　工业技术　Ｃｈｉｎａ　ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｒｅｖｉｅｗ　啊Ｉ　判别高压电容器好坏的小窍门　高松崔志晶　吉林通化１３４００３）　（通化钢铁股份公司机动工程处［摘要］普通的万用表无法测量高压电容器，本文介绍了几种简单易行的方法，无须特殊仪器就可以快速判断电容器的好坏。　［关键词］高压电容器万用表串联　中图分类号：ＴＭ５３　文献标识码：Ａ　文章编号：１００９－９１４Ｘ（２０１５）３９－００３７－０１　前曹　容，最大可测量几千微法的电容。采用此法测量大容量电容时，无需对数字万用　我公司高压变电所都装有无功补偿装置，正常运行时功率因数可以达到规　范要求。由于打雷、各种事故等电网波动极易造成高压电容器的损坏。测量高压　电容器需要专用的仪器，除电气仪表试验室之外，其它厂都没有专用的仪器，如　何快速准确判断高压电容器好坏，尽，陕更换备件，使设备投入运行，避免长期影　响供电质量，是技术人员的一个难题。笔者总结出几个简单易行的方法，并在热　轧变电所测试，非常方便，供大家参考。　表原电路做任何改动。　此方法的测量原理是以两只电容串联公式Ｃ串＝Ｃ１Ｃ２／（Ｃ１＋Ｃ２）为基础　的。由于容量大小不同的两只电容串联后，其串联后的总容量要小于容量小的　那只电容的容量，因此，如果待测电容的容量超过了２０ｔａＦ，则只要用一只容量　小于２０ｕＦ的电容与之串联，就可以直接在数字万用表上测量了。根据两只电容　串联公式，很容易推导出Ｃ１＝Ｃ２Ｃ串／（ｃ２－ｃ串），利用此公式即可算出被测电　１叠过外观判断　高压电容器损坏后，多数电容器外观有渗油、鼓包、变形、裂纹等现象。但也　有少数外观看不出来的，这就需要用万用表来进行判断。　容的容量值。下面举一测试实例，说明运用此公式的具体方法。　被测元件是一只电解电容器，其标称容量为２２０ｕ　Ｆ，设其为Ｃ１　选取一只　标称值为ｌ０“Ｆ的电解电容作为Ｃ２，选用数字万用表２０　Ｆ电容档测出此电容　２用机械万用裹判断电窖器的好坏　在实际应用中更多的是对其质量好坏进行鉴别，用机械万用表检测电容器　好坏时，我们可以根据表针的摆动情况，并结合与质量好的同样电容器对比，便　的实际值为９．５　Ｆ，将这两只电容串联后，测出Ｃ串为９．０９¨Ｆ。将Ｃ２＝９．５　Ｆ、　Ｃ串＝９．０９　Ｆ代人公式，则　Ｃ１＝Ｃ２Ｃ串／（Ｃ２－Ｃ串）＝９．５９．０９／（９．５－９．０９）　２１１（　Ｆ）　可判断出电容器的好坏：　２．１如果表针不动，说明电容器内部开路；　２．２如果表针摆动很小，说明电容器失效，　２．３如果表针摆到０就不动，说明电容器内部短路或击穿，　２．４如果表针摆到Ｏ偏转返回后停在一个较低的阻值上，说明电容器漏电流　较大，　注意，无论Ｃ２的容量选取为多少，都要在小于２０　Ｆ的前提下选取容量较　大的电容，且公式中的ｃ２应代入其实测值，而非标称值，这样可减小误差。将两　电容串联起来用数字万用表实测，由于电容本身的容量误差及测量误差，只要　实测值与计算值相差不多即可认为待测电容Ｃ１是好的，根据测量值即可进一　步推算出Ｃｌ的实际容量。　从理论上讲，用这种方法可测量任意容量的电容，但如果待测电容器的容　２．５如果表针摆到Ｏ偏转返回后停在一个较高或无穷大的阻值上，说明电容　器质量好。　量过大，则误差也会增大。其误差大小与待测电容的大小成正比。　结语　３用数字万用衰测量大于２０　Ｆ的电客器　常见的数字万用表，其　Ｆ，有时不能满足测量要　通钢冶金区高压变电所大部分归动力厂管理，但各二级厂也都有自己的变　电所，一旦无功补偿装置跳闸，多数是电容器损坏，在不能及时联系电气试验室　的情况下，可以使用上述方法进行判断和更换，缩短设备的停运时间。　求。为此，可采用下述简单的方法，用数字万用表的电容档测量大于２Ｏ“Ｆ的电　图中有两个调节闭环，外环为导叶给定和导叶行程反馈之间的负反馈软闭　如本例中的主配压阀传感器反馈放大信号失真，假设主配压阀反馈消失或　环，本次故障中，外部输入信号和导叶行程反馈信号均正常，内环为电气控制输　出和主配压阀反馈信号之间的负反馈硬闭环，即故障所在。　者不变，主配压阀这个自身闭环系统的稳定性就被打破，成为不稳定的开环系　统。这时，电气控制器根据每个工况的不同特点输出控制量，外环要起控制作　主配压阀自身的闭环，是一个自稳定的伺服系统，即在没有施加外界电压　或电流信号下（该厂控制方式是１２ｍＡ为控制零点参考，该数值在伺服系统内做　了电气偏置进行抵消），主配压阀依靠自身的闭环伺服控制，可以达到一个稳　用，调速器又要维持“导叶反馈”达到“导叶给定”。这样控制器就不断地比较导　叶给定和导叶反馈的偏差，这个偏差经过ＰＩＤ参数计算输出４－２０ｍＡ的电气信　号，施加到主配压阀伺服系统这个环节上，但由于这个环节是不稳定的（即使外　态。在自动控制原理中，一个稳定的、收敛的系统，常引入负反馈和输入信号进　行叠加．叠加后的偏差经过ＰＩＤ运算，输出一个结果，这个结果乘以反馈系数作　为反馈，和输入信号进行再次负向叠加，以抵消产生这种输出的原因。　如果反馈系数（反馈放大板上的增益）过大，意味着输入的信号很容易减小　甚至被负反馈减掉，这样参与运算的输入量就很小，反映在控制上就很迟钝；反　之，如果增益过小，意味着输入的信号不容易被反馈减掉，这样参与运算的输入　部无干扰，也不稳定），是发散的　伺服比例阀不断接受这个电气控制信号，不断　驱动主配压阀，本身就不稳定的主配压阀伺服系统就会周期性的大幅震荡，以　满足开度达到给定要求。　６结柬语　结合本次典型故障案例的梳理、故障排查、原因分析，建议水电厂在调速器　检修期间，不仅需要关注常规的检修内容，更应重点加强调速器控制系统反馈　就较大，反映在控制上就很灵敏。迟钝意味着慢和稳定，灵敏意味着快和不稳　定。控制的关键点就是要找到两者一个平衡。　环节的检查。如：主配压阀传感器、反馈放大器、导叶行程传感器、转速传感器　等，以加强调速器系统的可控性，避免再次发生类似事件。　由于主配压阀伺服系统是个比例环节，没有积分，所以主配一旦稳定下来，　是稳定在中位（主配反馈检测为时）。主配中位意味着负反馈为零，这样输入和　反馈都是０时，这个系统就是在某一个时间是稳定的。这种稳定有两个前提条　件：零点的调整是准确的，反馈增益是合适的。否则稳定的结果和调节过程将很　难理想。　参考文献　［１】马胜密．ＧＥ水轮机调速器在水电厂的运用及优化【Ｊ】．科技资讯，２０１２　（１）．　［２赵贵文．ＧＥ调速器在水力发电厂应用［２］Ｊ］．云南电力技术，２０１０，３８（４）．　科技博览ｌ　３７