水轮发电机组调速机构摆动现象分析及故障处理

电力18讯：    中小型水电站水轮发电机组在运行过程中，产生机组不稳的现象很多。根据实际运行情况分析，主要可分周期性摆动及非周期性摆动两大类。解决问题的根本是找出“振源”，根据故障现象和实际运行工况来判断故障。确定“振源”来自外部还是内部是十分重要的：若“振源”来自外部，则一方面采取消除振源的措施，另一方面将调速机构的“自振频率”移开，避免共振，就可以解决问题；若“振源”来自内部，那就要根据水轮发电机组的实际所采用的调速机构，找出“振源”所属系统；建议按讯号传递和反馈路线顺序检查，根据故障现象，运用运行实际经验来详尽地观察分析故障，并具体对故障实施处理。现将某水电站(SFW1l8／45-6TH水轮发电机组，调速系统采用XT／300型调速器)在运行过程中产生不稳的现象略作介绍，并对其“振源”来自外部的几种可能出现的现象进行分析及处理，对“振源”来自XT／300型调速器内部的几种可能出现的现象也进行了分析及处理。

1  “振源”来自外部的原因分析与处理方法

1)某水电站1台800kW(SFW118／45-6TH)水轮发电机组，同一高度(91m)水头，采用共同引水管，并联运行时，邻近机组若进行剧烈负荷调节，会引起蜗壳的水压力产生周期性的振幅波动；尾水管中水压产生周期性振幅波动；同一调压井(排气设施)调节水位时，其水压剧烈脉动，使水轮机组转速不稳定等。总之故障原因是共同的引水管的水压力系统过水压产生周期性振幅引起波动，导致水轮发电机组和调速系统出现不同程度的摆动现象。

处理方法：①运行时将TX／300型调速器切换为手动运行，如果仍然有摆动现象，且摆动的周期与蜗壳中或尾水管中或调压井水位波动的周期相似，则说明机组及调速系统的摆动现象是邻近机组运行时的负荷调节剧烈所引起的过水压系统的波动造成的。只要在调节负荷的同时注意调节的幅度及时间的搭量，就可以消除此故障。

②建议在水轮机压力水管和引水道之间修建调压室，增设排气设施。当水轮机需水量突然减小时，从引水道中流来的多余水量暂时进入调压室。而当水轮机需水量突然增大时，调压室中可首先补充给予，就可以减少水轮机压力管和引水管中的水锤压力产生，使运行设备在水压变化最小时的运行状态处于最佳运行方式。

③在同一时间，摄取压力水管中的压力变化及机组运行时调速系统的接力器摆动情况曲线，如果曲线周期相似，就可能出现共振现象。可以试着改变缓冲器时间常数的方法来改变调速的自振频率，以消除调速机构的摆动现象。

2)电气部分故障引起调速机构摆动：①在电网频率波动的过程中，产生发电机转子电气振荡现象，引起调速器运行不稳。②励磁装置产生励磁电流波动，会引起机组的摆动。③永磁发电机轴与发电机轴同心度不好，且永磁发电机本身装配不适，转子转动时将不能保证与定子间隙维持均匀的空隙，输出频率和电压会发生波动，此时会引起离心摆的转速周期性地波动，导致接力器出现摆动。

产生此类故障的原因，明显是电压和永磁电流大幅度波动，引起运行的不稳。

处理方法：①将机组负荷作适当调整；将调速器切为手动运行，直至调速器的摆动消除为止。②查清励磁回路的各联接件的联接点是否松动，并加固；查看MK的触点是否良好，并清理；且可在同一时间内分别摄取发电机、永磁机的电压、电流的振荡曲线及接力器活塞行程变化曲线，进一步校核曲线参数和故障分析。③调整缓冲器的时间常数，来改变调速机构的自振频率，以消除共振条件。④重新校正永磁机的同心度或更换永磁发电机。

3)水轮机的气蚀现象严重时，造成接力器的摆动。这种摆动的周期是设有规律，但摆动的幅值与机组承担负荷有关。

处理方法有：清理气蚀区和对气蚀区的补焊。

对清理气蚀区的要求：对气蚀区用电弧气刨将气蚀破坏区的气蚀层剥去，磨去表面渗碳层，使其露出新鲜的金属。具体应做到：①要清理的区域比实际气蚀区要大些，一般应扩大30～50mm；②气蚀铲除的厚度应由气蚀区向非处理区逐渐减小；③对个别气蚀较深的点允许保留，但其周围95％的面积上应露出其母体金属。

对气蚀区的补焊要求：①对气蚀破坏深度小于8mm的区域，经清理后一般可直接抗气蚀焊条进行堆焊；②气蚀破坏深度超过8mm的区域清理后，先用与母体材料化学成分相近的结427等焊条打底，然后再抗气蚀焊条堆焊；③若个别部位有掸边的通常可用不锈钢板进行整块镶补；④对穿孔的，一般应对破坏处的正面和背面分别进行处理、补焊；⑤均匀涂上防气蚀涂料。

处理补焊后，为了消除因补焊而产生接应力，有条件的应对其进行退火处理，效果更佳。

2  “振源”来自调速器内部的原因分析及处理方法

在实际运行中，调速器是担负对水轮发电机组进行负荷调节，使系统转速(频率)改变后，进行二次调节，以达到合理分配负荷的目的。调节的实质是调速器内部调速机构元件和附属机构的各部件执行信号输出或输入的过程，诱导<