李楚娴
华电福新能源有限公司华安水力发电厂 363800
摘要：大多数混流式机组存在水头高、尺寸小、重量轻、转速高等特点，由于水流特性的影响，机组在运行过程中振动、摆度受水力影响较大。随着近几年水电机组振摆保护装置的相继投入，机组运行过程中各导轴承振动、摆度过大，超出振摆保护装置动作值后，可能发生机械停机事故。
关键词：水电站；调速器；机组顶盖；振动
1 调速器开机优化试验
自2015年第一台调速器电气柜更新改造以后，由于控制策略以及开机规律的变化，机组在开机过程中频繁出现顶盖振动大，顶盖水平、顶盖垂直方向振动二级报警动作，给值班人员监盘造成极大不便。而水轮发电机组产生振动的原因一般由机械液压水力因素、动不平衡、轴线中心偏离或者其他机械原因、电气部分原因、振动系统的刚性等引起。
结合机组近几年运行与检修情况，振摆保护装置精度以及振摆传感器校验未出现不合格。机组开机至并网后，在非振动区进行负荷增减以及调速器一次调频动作期间，顶盖振动并未出现振摆保护二级告警动作的情况，二级告警动作主要发生在机组开机阶段，并且衰减较快,因此排除上述电气与机械因素方面的影响，提出修改调速器开机规律，来减弱顶盖振动过大的影响。
1.1 原开机规律试验
1）调速器在自动模式下收到监控系统发出的开机令，导叶空载开度设置为6%，调速器由静止态转开机态，经4.6s导叶开度由0%开至8%（导叶空载开度+2%）。
2）调速器导叶给定开度8%至机组频率升至40Hz。历时75s，在机组频率达到40Hz时，调速器将导叶开度给定降至6%。
3）导叶保持6%空载开度的情况下，机组转速持续上升，当频率达到43Hz时，调速器由开机态转为空载态，进行频率闭环调整，从静止态到转空载态时间为100s。
4）自机组启动开始至达到同期转速，即99.5%fr～101%fr,所经历的时间tSR为134s，调速器开机过程见图1。
2.2 优化后开机规律试验
1）调速器在自动模式下收到监控系统发出的开机令，导叶空载开度设置为7%，调速器由静止态转开机态，经1.97s导叶由0%开至4%。
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2）调速器导叶给定为4%开度至机组频率上升至10Hz。历时29s，机组频率达到10Hz时，调速器控制导叶按0.25%/s的速度，开至1.4倍空载开度，即9.8%。
3）历时110s，机组频率达到45Hz时，导叶给定降至为1.1倍空载开度，即导叶开度由9.8%降至7.7%。
4）自机组启动开始136s后，机组频率达49Hz，调速器进入空载态，进行频率闭环调整。
5）自机组启动开始至空载转速（频率）达到同期带，即99.5%fr～101%fr,所经历的时间tSR为140s，其开机过程见图2。
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3 开机过程顶盖振动结果分析
在满足机组允许的加速度并保证不过速的情况下，开机时间应尽可能短的要求，将优化后的调速器开机规律中导叶空载开度设置为7%，通过前后两次测试对比，可以看出两种不同开机规律下，机组由静止至最终达到100%额定转速的时间相差无几，但是其顶盖振动最大幅值差别明显，振摆保护动作限值为：顶盖一级报警值2mm/s,二级报警值4mm/s。
按照第一种开机规律，但由于调速器开机初始启动开度为8%，在此大开度下，顶盖水平方向振动值在12s时达到2.3mm/s，超出了振摆保护一级报警动作值，顶盖垂直方向振动值达到4.44mm/s，超出了振摆保护二级报警动作值，而第二种开机规律下，顶盖垂直与水平方向振动幅值明显减小。结合图3、图5，图4、图6比较得知，开机规律优化前与优化后顶盖振动最大值均出现在机组转动初期，待机组转速稳步上升后，振动开始减弱。由此分析可知，顶盖振动幅值过大与导叶初始开度设置有关，开度设置过大将造成从固定导叶出来的水流与活动导叶之间产生较大的冲击，破坏了流态，使得导水机构承受较大应力，导致顶盖振动过大，待机组转速逐步稳定，导叶间隔流过的水势趋于平衡后，两种开机规律下顶盖振动幅值均出现明显下降。
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4 结语
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针对机组顶盖出现异常振动，结合现场试验，对比前后导叶不同开度下的顶盖振动数据，确定了优化开机规律能有效改善机组顶盖振动幅度，有效规避了值班期间振摆保护动作的报文，提高了振摆保护装置的可靠性，保证水电机组的安全稳定运行。
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参考文献
[1]?南京南瑞集团公司水利水电技术分公司.微机水轮机调速器培训教材：第三版[Z].2011.
[2]沈祖诒.水轮机调节：第3版[M].北京：中国水利水电出版社，1998.
[3]陈华，刘志淼，曹林宁.考虑机组振动的水轮机调速器开机规律优化[J].中国农村水利水电，2018,60(7):174-177.
[4]张方求.混流式水轮发电机组产生异常水力振动的原因分析和探讨[J].广西电力技术，1998,21(2):43-46.
[5]周泰经，吴应文,魏守平，等.水轮机调速器实用技术[M].北京：中国水利水电出版社，2010.
[6]?云南电力试验研究院.瑞丽江一级电厂5号机组开机规律优化试验报告[R].2019.
[7]?DL/T 563-2016水轮机电液调节系统及装置技术规程[S].
[8]GB/T 9652.1-2019水轮机调速系统技术条件[S].
[9]李国晓，水轮机调速器运行与维护[M].北京：中国水利水电出版社，2012.