水輪機調速器

水輪機調速器是水輪發電機組非常重要的輔 助控制設備之一．它的運行品質的好壞直接決定了 機組的安全和穩定運行。降低水輪機調速器的故障 率是提高機組運行可靠性的最行之有效的手段。

基本介紹

• 中文名：水輪機調速器
• 外文名：Hydraulic turbine governor
• 全稱：水輪機調速系統仿真測試儀
• 針對對象：水力發電調速系統
• 屬於：綜合性測試平台

概述

電力是我國的工業生產和日常生活套用的重要能源之一，隨著我國不可再生資源的日益減少，水力發電的優越性日益顯示。水輪機調速器 作為水電廠的重要設備，對水電站的正常運行起到關鍵作用，與水電站 能否正常發電的工作密不可分，一旦調速器出現故障，將直接關係到水 輪機組乃至電力系統的安全穩定運行，因此水電站工作人員重視水輪機 調速器的調試和維護工作，及時調試、檢修、維護水輪機調速器，才能最大程度的避免水輪機調速器出現問題，進而保證水電站正常工作。

功能

水輪機調速器作為水輪機的重要構成部分，也是實現對水輪機進行調節的關鍵部分。為保證水輪機的正常運轉，並據此保障水電站的正常、穩定運行，水輪機調速器一般具備兩種功能：併網功能和調節功能。其中，併網功能是實現對水輪機運轉狀態進行自動調整的重要條件。在水輪機正常運轉過程中，工作人員通過電腦向水輪機下達運轉狀態調整指令，隨後水輪機調速器具備的併網功能可依據相關指令，對水輪機的運轉狀態進行自動調整，有利於保障水輪機的穩定運轉。調節功能作為水輪機調速器的主要功能，也是體現水輪機調速器價值的功能，其的作用是對水輪機運轉速度、水流量、功率等進行調節。即在水輪機運轉過程中，工作人員可依據需求，利用調速器所具備的調節功能，將水輪機的轉速、功率、水流量等調節至恰當的數值，以此保證水輪機運轉的安全性和穩定性，進而為水電站的安全、穩定運行提供保障。

調試

水輪機調速器作為水輪機的重要構成部分，其的結構極為複雜，也直接影響著水輪機的運轉效果。在水電站運行中，要想確保水輪機能夠正常運轉，必須要保證水輪機調速器所具備的功能可以正常發揮作用。基於此，在使用水輪機的時候，應對水輪機調速器進行調試，以便為水輪機的正常、穩定運轉予以支持。為保證水輪機調速器的調試效果，相關工作人員應對水輪機調速器的工作原理有一定的了解，並且要掌握相應的調試技術、方法和流程，最好是具備一定的水輪機調速器調試經驗，以便更好地開展水輪機調速器調試工作。

水輪機調速器

對於水輪機調速器的調試，可通過兩個步驟來完成，即實驗和檢測。在對水輪機調速器進行調試的時候，相關工作人員應先對水輪機進行靜態和動態的實驗，以便據此對水輪機調速器使用過程中可能出現的各方面問題進行檢測，從而為水輪機調速器的正常使用提供保障。

維護

水輪機組調速器運行性能的好壞，除與本身的設計和製造工藝有關外，還與其日常維護情況有著密切的關聯，良好的維護可以保證調速器的運行長期保持在比較好的狀態，促使其使用壽命延長。水輪機的日常維護工作主要有以下幾方面：

一、調速器良好工作條件的保持

（1）確保水輪機組的運行狀況正常。在水輪機空載運行狀態下，大型調速器的轉速偏差值應保持在±0.2%以內；中型調速器應保持在±0.3%以內；小型調速器應保持在±0.4%以內。

（2）調速器在儲存和運輸過程中的環境溫度應保持在-5~40℃之間，相對濕度在90%以內，不應有酸鹼鹽等腐蝕性氣體，並且應預防粉塵、雨雪的損害。

（3）調速系統所用潤滑油的油質應選用與國標GB11120中46號機油相同或相近的機油，運行油溫保持在10~50℃之間。

（4）調速器在運行過程中，其潤滑油油壓的變動值應保持在工作油壓的±5%以內，在調節過程中的油壓變動值應保持在工作油壓的±10%以內。

二、調速器的常規檢查

調速器的常規檢查內容主要有：確保調速器工作環境整潔，防止液壓管道中有灰塵進入，影響液壓系統的正常運行；防止液壓油受潮氣影響，液壓油水分過高一方面會對設備造成腐蝕，同時一旦液壓油在管道中快速運動有大量氣泡產生，則會造成油路不暢，甚至造成液壓油外溢；檢查導閥活塞是否有卡阻現象，一旦發現應儘快進行處理觀察機組在運行過程中不僅電機動作是否頻繁、溫度變化是否在規定範圍以內；檢查各部件安裝是否牢靠、計量表和監控畫面指示是否正常；檢查監控界面的各項數值是否與設備實際運行狀態相符；注意監控系統是否有故障報警信息發出。

三、調速器的常規維護

調速器維護注意是調速油路和電氣系統的檢查。其主要內容有：調速器潤滑油應定期進行處理或更換，正常情況下每年進行一次，新裝或大修設備應在兩個月內至少進行一次。濾油器每周要進行一次清潔，當前後壓差過大時應立即進行更換或清理。工作油泵和備用油泵每周進行一次輪換。定期檢查電氣部分的設備運行情況，對電氣設備的輸出數據與歷史數據和實驗數據進行比較，判斷其運行狀態是否正常，及時發現故障隱患並提前進行處理。對事故停機電磁閥的動作情況每月進行一次檢查，以保證動作發生時，保護器的有效性。

四、調速器的狀態監測

水輪機調速器狀態監測主要是通過計算機實現對調速器狀態的實時監測，掌握設備運行狀態，主要包括各種檢測、測量、監視、分析、判別方法，結合系統歷史與現狀，綜合考慮環境因素，評估設備運行狀態，判斷其是否處於正常狀態，並對狀態加以顯示、記錄，對異常狀態做出報警，以便運行人員及時處理，為設備故障分析、性能評估、合理使用與安全工作提供基礎數據。典型水輪機組調速系統狀態監測系統主要包括四大組成部分：①感測及變送器；②調速器控制櫃；③工控機及人機界面；④後台綜合診斷監測系統。整套系統採用分層分散式結構，各種感測器安裝於被監測設備上，調速器控制櫃負責數據採集，並進行一般數據處理、換算與報警，通過通信和工控機相接。工控機負責複雜數據處理、存儲，以統一信息平台為基礎，實現水輪機組調速系統相關狀態數據的採集、特徵計算、實時監測、故障錄波、性能試驗數據記錄，為後台機組綜合線上診斷和狀態檢修輔助決策系統提供可靠數據源。

電磁干擾

干擾傳播

電磁干擾的基本傳播途徑有兩種，分別是傳導耦合和輻射耦合。如圖2所示，傳導耦合是指在干擾源與敏感設備之間存在完整的電路連線時，電磁干擾通過連線電路從干擾源傳播到敏感設備。輻射耦合是指電磁干擾通過其周圍的媒介以電磁波的形式向外傳播到敏感設備。

由於產生瞬態脈衝干擾的電磁閥與調速器電氣控制櫃採用的是同一電源供電，電磁干擾能量可沿著金屬導體傳播至電氣控制櫃內的數字電路，形成干擾效應。另外，電氣控制櫃密封性不強，干擾電磁場通過櫃體上的孔洞、縫隙進入控制櫃內部，形成對內部設備的干擾。

應對措施

接地、禁止和濾波是電子設備和系統在進行電磁兼容性設計過程中通用的三種主要的電磁干擾抑制方法。水輪機調速器正是從這三個方面人手採取了相應的措施，增加干擾在傳播途徑上的衰減，同時在設計時注意選用相互干擾較小的元器件，結構上注意器件的合理布局。

水輪機調速器

一、接地

接地技術是抑制電磁干擾、提高電子設備電磁兼容性的重要措施，良好的接地能降低電路共用的接地阻抗所產生的干擾電壓，又能避免產生不必要的接地環路，以免感應外來磁場的干擾或者產生干擾電位差。

水輪機調速器採取的接地措施有：

(1)安全接地：調速器內安裝接地銅牌，櫃內設備顯示器、控制器PCC、開關電源和插座的接地點用黃綠接地線直接連線到接地銅牌上。

(2)信號接地：調速器內將電路按照信號特性分組，相互不會產生干擾的電路放在一組，一組內的電路採用串聯單點接地，不同組的電路採用並聯單點接地，這樣既解決了公共阻抗耦合的問題，又避免了地線過多的問題。

二、禁止

抑制以場的形式造成干擾的有效方法是電磁禁止，禁止就是對兩個空間區域以某種材料進行隔離，以控制電場、磁場和電磁波由一個區域對另一個區域的感應和輻射。

水輪機調速器採取的禁止措施主要有：

(1)調速器控制櫃櫃體除具有機械支撐和保護作用外，在設備的禁止中起到關鍵性作用，調速器採用封閉鋼質櫃體，內置硬鋁板作為器件安裝底板，櫃門縫隙處安裝連續的電磁密封襯墊，保證了櫃體的密封性。

(2)導葉/槳葉位移感測器、有功功率變送器、壓力變送器、液位變送器等模擬量信號的傳輸線採用禁止雙絞線，且不同的模擬量信號線獨立走線，有各自的禁止層，低壓數位訊號線採用禁止線，控制信號的傳輸線也採用禁止雙絞線。

三、濾波

濾波技術是抑制電氣、電子設備傳導電磁干擾，提高裝置傳導抗擾度水平的主要手段。

針對不同信號的特徵和功能，調速器套用了不同的濾波策略。

(1)調速器同時採用交流電源和直流電源互為熱備用供電，對於電源的處理主要是通過雙重供電模組來實現的。兩路電源分別經過隔離、整流，進入濾波模組，經整流、濾波處理後轉換為電源輸出，保證了裝置的可靠供電。

(2)導葉/槳葉位移感測器信號進入調速器後，使用獨立的信號隔離器對採集到的信號進行隔離、濾波，變換後的信號進入PCC控制器模擬量輸入通道，確保了槳葉位移感測器測量的精準性。

(3)電網頻率和機組殘壓測頻信號經隔離變壓器後，通過濾波、隔離、整形等處理送人PCC控制器的測頻模組。