◎余偉紅 廣州新珠工程監(jiān)理有限公司

調速器是水輪發(fā)電機組的重要組成部分，負責調節(jié)水輪機運轉狀態(tài)與實現并網功能，調速器運行工況對水輪機組整體工況造成深遠影響。然而，早期水電站項目受諸多因素影響，調速器調試檢查與維護保養(yǎng)工作的開展成效并不理想，機頻、網頻等故障問題時有出現，存在質量安全隱患。如何改善調速器調試與維護工作質量，是現階段工作重點。

1.水電站水輪機調速器調試與維護工作的開展意義

1.1 檢查功能發(fā)揮穩(wěn)定情況

調速器在水輪機發(fā)電機組中占據著十分重要的地位，具有調節(jié)轉速、并網、調節(jié)水流量等多項使用功能，如果任意一項功能無法正常使用，或是功能發(fā)揮情況與預期不符，都將改變水輪機組的整體工況，由此引發(fā)一系列問題出現，難以順利完成預定生產任務。而對調試檢查工作的開展，將通過觀察調速器運行狀態(tài)的方式，逐項檢查各項功能的發(fā)揮穩(wěn)定程度，判斷調速器是否滿足使用要求，在調試通過后再將調速器投入使用，避免因此影響到機組運行狀態(tài)。

1.2 預防運行故障出現

水電站項目有著現場環(huán)境復雜的特征，在調速器長時間運行期間，受到自身結構老化、錯誤操作、環(huán)境侵蝕、電磁干擾等多方面因素影響，偶爾出現導葉反饋錯誤、濾芯堵塞、組件裝置靈敏度嚴重下滑等故障，存在質量安全隱患，造成調速器使用壽命縮短、維護成本增加等一系列后果。對此，通過開展日常維護和預防性大修等工作，可以明顯降低故障率，在出現故障前期征兆時便發(fā)現問題、采取相應處理措施，將絕大多數故障消弭于無形，避免在故障期間造成實質性的影響與損失。

1.3 維持穩(wěn)定工況

在水輪機調速器長時間運行期間，運行工況將受到人為操作、自身振動力、環(huán)境侵蝕等諸多因素影響，隨著時間推移，調速器工況穩(wěn)定性持續(xù)下降，故障率有所提升。例如，受到調速器自身振動力影響，零部件的緊固程度有所下降，最終出現零部件松動、脫落的故障問題，致使調速器無法正常使用。而對調試維護工作的開展，可以始終維持調速器良好運行工況，最大程度減小操作、振動等因素對調速器造成的實質影響。例如，在調速器運行過程中，維護人員定期開展預防性檢修工作，將停機狀態(tài)下的調速器拆解為若干部件，逐個觀察各部件使用情況，清理表面附著物，更換磨損嚴重部件，緊固松動部件，避免后續(xù)因部件脫落、部件摩擦面卡澀而影響正常使用。

2.水電站水輪機調速器的有效調試措施

2.1 明確調試內容

在制定水輪機調速器運行調試方案前，工作人員必須明確掌握調速器的調試內容，參照作業(yè)指導書與相關準則制定方案，在方案中明確標注流程步驟、方法手段、注意事項、操作要點等內容，以此來約束后續(xù)作業(yè)的開展，避免因調試內容不全而無法取得預期效果。在一般情況下，調速器調試內容由充水前調試、充水后調試兩部分組成，具體如下。

（1）充水前調試。工作人員在水輪機充水前，通電下啟動調速器進行運行調試，逐項檢查裝置緊急停機和復歸動作執(zhí)行是否到位、手自動模式切換時的角度與導葉開度達標與否、裝置執(zhí)行開機并網與甩負荷等相對復雜動作時的狀態(tài)穩(wěn)定與否、模式切換精度達標與否、手動切換模式時的靈活度、停電停機時接力器變化幅度、測量啟動開度、調速器異常運行時是否自動發(fā)出報警信號并采取相應保護動作，以及開展靜特性試驗來觀察裝置在轉速期間的非線性度與死區(qū)形成情況。

（2）充水后調試。在水輪機組充水后，工作人員對調速器開展二次調試作業(yè)，逐項檢查手動開啟與停機調速器時的指示燈閃爍情況、測量裝置啟停時的時間與平穩(wěn)度等參數、空載運行與帶負荷運行期間的調節(jié)狀態(tài)及品質、在緊急停機時的調節(jié)狀態(tài)是否滿足使用要求。隨后，在調試檢查無誤后，工作人員按照運行要求，將調速器的各項參數調節(jié)至指定值，完成調試工作，將調速器投入運行。

2.2 采取多元化調試方法

2.2.1 靜特性試驗

工作人員提前將機頻調控至50.00Hz，以0.30Hz作為間隔頻次，重復控制調速器執(zhí)行多次光滑動作，接力器在試驗期間處于單調下降或是單調上升狀態(tài)，同步測定記錄導葉行程值以及機頻值的變化情況，繪制二者變化曲線，再將測定結果導入死區(qū)計算公式當中，即可準確計算調速器的非線性度與轉速死區(qū)，對照計算結果是否達到相關規(guī)定。目前來看，在國際通用標準中，要求中型調速器非線性度不得超過5%，大型調速器轉速死區(qū)不得超過0.5%。

2.2.2 緊急停機試驗

在緊急停機試驗期間，工作人員向調速器下達停機指令，觀察導葉是否在規(guī)定時間內迅速關閉，確定無誤后下達急停復歸指令來復歸電磁閥，在導葉全開與全關時重復測定轉速，要求轉速保持在3%-6%區(qū)間內。隨后，模擬調速器運行故障，觀察LCU現地控制單元在突發(fā)狀況下是否自動閉合繼電器獨立節(jié)點、驅動電磁閥來緊急停機，以及在假定LCU單元失效情況下手動控制操作桿來壓入閥芯進行停機。

2.2.3 電源消失試驗

電源消失試驗的目的在于，檢查接力器受電源消失因素影響時的變化幅度合理與否。工作人員提前把調速器切換為負載狀態(tài)，按順序依次切除直流電源以及交流電源，同步記錄接力器幅度變化情況，一段時間后再依次合交直流電源與交流電源。隨后，對比測定值與標準值，如果不符合相關規(guī)定，工作人員需要調整調速器負載參數，直至接力器變化幅度達標。

2.2.4 導葉開度調整試驗

在導葉開度調整試驗中，工作人員提前把調速器切換至手動位指令處，將鎖錠裝置保持為提起狀態(tài)，測定導葉實際開度值，對比測定值與儀表顯示數值是否一致，在二者存在出入時，則把傳感器指數調節(jié)為零位，斷開傳感器、接力器二者連接，重復上述操作，直至導葉開度值和儀表顯示值完全一致。這一調試試驗的目的在于，判斷導葉開關轉動情況靈活與否，保持開度指示、接力器行程二者的匹配狀態(tài)，避免在后續(xù)導葉關閉期間出現鎖錠裝置無法正常插入、拔出的問題。

2.3 操作調試

2.3.1 自動遠程控制

為檢查調速器遠程控制與自動控制時的實際情況，工作人員將調速器開關切換至自動模式，在自動遠程控制模式下開展開機并網、解列停機、增減負荷、手自動切換操作。例如，在開機并網步驟，由中控室遠程下達開啟指令，執(zhí)行拔出鎖錠、開啟導葉、機頻跟蹤網頻等操作，同步觀察出口處電壓互感器是否正常投入、水頭表位置、滿足并網條件后是否有效閉合油開關。

2.3.2 手動近控操作

工作人員將調速器調整至手動模式，依次開展增減開度、拔出投入鎖錠、手動開機、手動停機、手動退出等操作，判斷調速器手動控制時的工況穩(wěn)定與否、所下達操作指令是否得到有效執(zhí)行。例如，在手動調整開度時，工作人員把開關旋轉到增減側，下達增大開度與減小開度的操作指令，如果開關沒有正常操作，則控制操作桿來壓入閥芯完成導葉開關動作。

3.水電站水輪機調速器的維護措施

3.1 日常保養(yǎng)

日常保養(yǎng)目的在于維持調速器穩(wěn)定工況，大體判斷調速器運行狀況與檢查是否存在超載、異常振動等故障問題，工作內容主要由參數記錄、清理、潤滑三部分組成，具體如下。

（1）在參數記錄環(huán)節(jié)，工作人員通過儀表與指示燈閃爍情況，判斷導葉開度、接力器變化幅度、油溫、油壓等運行參數合理與否，如果參數異常變化，或是儀表顯示數值與測定數值不一致，表明調速器處于異常狀況，及時將問題上報反饋，組織開展應急檢修工作。同時，將參數測定數值記錄備份，確定記錄內容無誤后，工作人員在記錄表上簽字確認，將記錄表作為調速器調試、維護保養(yǎng)與檢修方案的主要依據。

（2）在清理環(huán)節(jié)，清理調速器殼體表面與內部的附著物與垢污，保持調速器潔凈狀態(tài)。根據調速器實際運行情況來看，會在內部附著大量未得到有效處理的油污，進而對水輪機組工況造成影響，工組人員需要著重清除濾油嘴等部位的油污，確定清理后的油箱內部無異物后，安裝濾網并蓋上蓋板，完成油污清理作業(yè)。

（3）在潤滑環(huán)節(jié)，定期在調速器內部注入全新潤滑油，始終將裝置內部的油位控制在合理范圍內，起到抑制零部件磨損程度、延長設備使用壽命、控制工作溫度等多重作用。同時，要求工作人員提前檢查油溫油位，根據檢查結果來制定潤滑方案。例如，在調速器內潤滑油的油溫過高或顏色過于渾濁時，表明潤滑油的實際效用不理想，存在稠度偏低等問題，需要排凈調速器內部潤滑油，注入全新潤滑油。而在調速器內潤滑油的油溫、渾濁度正常時，注入潤滑油至標準油位即可。

3.2 預防性檢修

考慮到現場環(huán)境較為復雜，在調速器長時間運行期間，受到自身結構老化、外部環(huán)境侵蝕干擾等諸多因素影響，偶爾出現拒動、導葉反饋錯誤等運行故障，進而造成實質性的損失，如干擾水輪機組正常運行、產生一定維修成本、縮短調速器使用壽命等。對此，為預防和減少運行故障的出現，將故障隱患消弭于無形，必須定期開展調速器預防性檢修工作，這也被稱為大修。工作人員將調速器斷電停機，將調速器拆解為電氣插件、噴油嘴、截止閥、濾油器等若干部件，清理部件表面的油污與金屬粉末等附著物，更換老化磨損嚴重與變形開裂的零部件，緊固松動部件。隨后，待全部零部件檢查維護完畢后，將部件按順序安裝為整機，逐項開展緊急停機、導葉開度調整、靜特性等試驗，唯有在全部試驗均通過后，方可將調速器投入使用，完成預防性檢修工作。

3.3 故障應急檢修

根據實際運行情況來看，在調速器運行期間，盡管采取多項調試、維護保養(yǎng)措施，但導葉反饋錯誤等故障問題仍舊無法避免，在出現故障時對水輪機組整體工況造成明顯影響，隨著時間推移，調速器受損程度持續(xù)加劇。對此，為快速解決故障問題，恢復調速器正常工況，必須做好故障應急檢修工作，提前掌握各類故障的形成原因并編制應急檢修方案，從而減少故障出現后的診斷、決策時間，最大程度縮短調速器檢修周期。例如，機頻故障形成原因包括測試模塊損壞和信號線斷裂，表現為調速器原位不動但發(fā)送故障報警信號，檢修人員應采取調速器切換為手動模式、逐個檢查測試模塊與信號線、更換損壞測試模塊與中斷信號線、模塊死機時重新上電的處理措施。導葉反饋錯誤故障的成因包括電位器損壞、位移傳感器損壞和反饋線斷開，表現為故障燈閃爍與增減開度給定速度超標，檢修人員應采取全部打開電氣開限、調節(jié)給定速度的措施，鎖定故障點位和采取相應措施，如更換受損的位移傳感器與電位器。而濾芯故障成因包括損壞與堵塞，自動泵無法打油、油壓異常升高是故障出現征兆，應采取切除自動油泵連接、拆解故障濾芯、清理濾芯堵塞物、更換變形開裂濾芯的處理措施。

3.4 推行分級維護制度

目前來看，水輪機調速器的調試檢查與維護保養(yǎng)工作量較大，偶爾出現調速器調試維護工作未及時開展、調試維護力度不足的問題，存在質量安全隱患，導葉反饋錯誤等運行故障的出現率也隨之提升。對此，為切實滿足調速器調試維護工作開展需要，在有限資源的前提下，應全面推行分級維護制度，對各臺調速器的使用年限、運行工況、歷史運行數據進行全面分析，將其劃分為若干等級，低等級調速器運行工況較佳，高等級調速器運行工況不穩(wěn)和故障率偏高。隨后，制定多套調試維護方案來對應各等級調速器，不同方案的調試項目、維護力度、日常維護與大修頻率存在明顯差異，集中力量開展使用年限較長、運行工況不穩(wěn)的調速器調試維護工作。

4.結語

綜上所述，調速器調試檢查與維護保養(yǎng)工作的高效開展，對保證水輪機組乃至水電站的正常運行有著十分重要的現實意義，也是取得預期項目效益的關鍵。管理部門必須提高對水輪機調速器調試與維護工作的重視程度，積極采納明確調試內容、采取多元化調試方式、預防性檢修、推行分級維護制度等措施，以此來強化調速器調試維護工作力度，滿足水輪機調速器使用需求。