水电厂机组转速信号跳变原因分析及处理措施
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区间 内增 负荷 过 程 中监 控 系统 上 位机 多 次 报 “ 机组 １ １ ５ ％Ｎ ｅ 过速” 动 作 并 瞬 时 复 归 ，虽 未 因监 控 系 统 事 故停 机 流 程 中设 置 了 “ 机 组 １ １ ５ ％Ｎ ｅ 过速＋ 主配拒动并延时 ３秒” 后， 导致机组非计划停运 ， 一旦 出现此 情 况 将严 重 影 响发 电机组 的安 全稳 定 运行 。 ４ 机 组转 速 跳 变原 因分 析 ４ ． １调速 器 专用 转 速 测控 系 统分 析 对于调速器专用转速测控系统机频检测 ， 仅空载和负载状态下 Ｐ Ｔ才 有 电压 ， 此 时 的机 组转 速 才 是 准 确 的 ， 而在 开 停 机过 程 中 和空 转态时 ， 由于 残 压 信 号 幅 值小 且 波 形 失 真 ， 所 测 得 的 转 速 并 不 能 真 实反映机组的实际转速 。对于测速键相带 ， 其接近开关为图尔克公 司Ｎ ｉ ５ 一 ＧＩ ２ 一 Ａ Ｐ ６ Ｘ型 电感 式 接 近 开关 ，该 开关 包 括 四个 电气 环 节 ： 谐振器 、 解调器 、 触 发器 和输 出放 大 器 （ 如图２ ） 。
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由表 １ 可知 ， 随着 探 头 间 隙 的 逐 步 减 小 ， 所 测 得 的转 速 逐 渐 趋 于稳定 ， 如果继续减小间隙 ， 有可能会使得测速键相带刮擦测速探 头 。 因此 ， 未 再进 一 步 调小 间 隙 。 （ ３ ） 机 组 振摆 的影 响 。主 轴 摆 动将 使 得 测 速键 相 带 相 对 探头 发 生 偏移 ， 从 而 产 生低 频 振荡 ， 该 振荡 信 号 将 叠加 到 机 组转 速 上 ， 最 终 使得机组转速偏高。查询监控系统报“ 机组 １ １ ５ ％Ｎ ｅ 过速报警 ” 信号 时机 组 所 带 负荷 （ 见表 ２ ） 。 通过表 ２ 可 知 ，以上 告 警 信 号 出现 时 机组 所 带 负 荷 为 ５ ５ Ｍ Ｗ～ ７ ２ ＭＷ ， 而 机组 在 ４ ２ — ４ ８ ｍ水 头下 的振 动 区域 即为 ４ ０ ＭＷ～ ８ ０ ＭＷ。众 所周知 ， 机 组 在振 动 区域 内 的振 摆将 增 大 ， 正 是 由于 过 大 振 摆 产 生 共振 回路 船调 回路 螽 虫 发 回路 ｊ ｉ ｊ 【 大 器 回路 的低频振动叠加 以后才使所测得的转速增大。 图 ２ 电感 式接 近 开 关示 意 图 ５ 改进 措施 当机 组 转 动 时 ， 测 速 键 相 带 随大 轴 一 起 转 动 ， 与 静 止 的 接 近 开 （ １ ） 降低测速支架高度 ， 将 中空 的长方体支撑换成实心的支撑 ， 关在感应 面不断地靠近 、 分开 ， 使测速探头 内部谐振器发生“ 停振 ” 考虑 将 原来 一 块 扁 铁上 的 ４ 个 探 头 分 装 到 ２块 扁 铁上 ， 从 而减 小 扁 和“ 起振” 交 替 变化 ， 从 而把 机组 转 速 的变 化线 性 地 转 换成 为 谐 振 器 铁 的弧 长 。 频 率 的变 化 ， 该 频 率 信号 经 过 整 形放 大 、 变换后 ， 以４ — ２ ０ ｍ Ａ模 拟 信 （ ２ ） 增 强测 速 键 相带 的可 辨识 度 ， 修 复 凹陷 和 凸起 部 分 ， 可 以考 号（ 相 当于 ０ － ２ ０ ０ ％的额定转速 ） 输送给微机调速器及机组转速测控 虑将 测 速键 相 带更 换 成 可辨 识 度 更 高 的齿 盘 ， 还 可 以 考 虑更 换 有 效 系统 并 经过 处 理后 即可 获得 机 组 转 速信 号 ， 因此 测 速键 相 带 具 有 零 距离 更 大 的接 近 开关 。 转速检测功能 ， 但在高转速下 ， 其稳定性却不如残压［ ３ １ 。对 于机组在 （ ３ ） 减小 机 组 振 摆对 其 的 影 响 ， 机 组振 摆 是 无法 避 免 的 ， 可 以将 增 加 负荷 过 程 中出现 的 过速 信 号 ， 调 速 器 专用 转 速 测 控系 统 采 用 的 测 速 支 架安 装 到 振摆 更 小 的部 位 。 比如 ， 由水 导 油 槽 盖板 转 移 到 下 是机端 Ｐ Ｔ残压测频 ， 而此时机端 Ｐ Ｔ电压幅值大且稳定无 干扰 。因 导油 槽 盖板 。 此， 对于调速器专用转速测控系统而言机组转速稳定 而无跳变 。 （ ４ ） Ｚ Ｋ Ｚ 一 ４ 型 转 速监 测 装 置进 行 改 造 ，通 过 改 变外 部 接 线 增 加 ４ ． ２ 机 组转 速 测控 系 统分 析 机组并网信号 、 装置内部软件程序修改实现机组并网前优先处理测 Ｚ Ｋ Ｚ 一 ４型转 速监 测 装 置其 输 入 有两 路 ，分 别 为机 端 Ｐ Ｔ和 测 速 速键 相 带 转 速信 号 ，并 网运 行 后 Ｚ Ｋ Ｚ 一 ４型转 速 监 测 装 置 优 先 处 理 键 相 带 。两 路 输人 中测 速键 相 带 优 先 ， 仅 当测 速 键 相带 测 速 出 现故 机端 信号 ， 并输出转速信号 ， 以确保转速信号的准确、 稳定 。 障 时 才 切换 到 机端 Ｐ Ｔ 。考 虑 到机 组 １ １ ５ ％Ｎ ｅ 过速 告警 时 ， 测 速 探 头 ６ 结束 语 运行正常无故 障， 故此时装置输入为测速键相带输入 ， 而非机端 Ｐ Ｔ 文章针对电厂机组在增负荷过程中频报的 “ 机组 １ １ ５ ％Ｎ ｅ过 残 压 输入 。 因此 ， 出现 该 过 速 告警 的原 因即 在于 键 相 带测 速 回路 ， 速” 现象 ， 清晰描述 了故障现象 ， 从测速支架 、 测速探头间隙 、 机组振 以下 四个 方 面 进行 分 析 。 摆及 Ｚ Ｋ Ｚ 一 ４型转速监测装置四个方面详细分析 了其给机组测速所 （ １ ） 测 速 支架 。机 组 转 速测 量 所 用 的接 近 开 关 固定 在 测 速 支架 带 来 的 影 响 ， 并转 移 测 速 支架 、 对机 组 Ｚ Ｋ Ｚ 一 ４型 转 速 监 测装 置进 行 上 ，测速 支 架 由一 根 内部 中空 的 长方 体 支 撑 和一 块 弧 形扁 铁 构 成 ， 改造等措施 ， 通过对 ＃ １ 机组整改 ， 目前 ＃ １ 机组运行稳定 ， 达到了预
２ ０ １ ５ 年 第２ ９ 期 Ｉ 科技 创新 与应 用
表 ２ 机 组报 １ １ ５ ％Ｎ ｅ 过速 报 警 信 号 时所 带 负荷
序 号 有 效水头 （ ｍ ） 负荷 （ Ｍ Ｗ ） 序 号 有效 水 头 （ ｍ ） 负荷 （ Ｍ ｗ ）
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区间 内增 负荷 过 程 中监 控 系统 上 位机 多 次 报 “ 机组 １ １ ５ ％Ｎ ｅ 过速” 动 作 并 瞬 时 复 归 ，虽 未 因监 控 系 统 事 故停 机 流 程 中设 置 了 “ 机 组 １ １ ５ ％Ｎ ｅ 过速＋ 主配拒动并延时 ３秒” 后， 导致机组非计划停运 ， 一旦 出现此 情 况 将严 重 影 响发 电机组 的安 全稳 定 运行 。 ４ 机 组转 速 跳 变原 因分 析 ４ ． １调速 器 专用 转 速 测控 系 统分 析 对于调速器专用转速测控系统机频检测 ， 仅空载和负载状态下 Ｐ Ｔ才 有 电压 ， 此 时 的机 组转 速 才 是 准 确 的 ， 而在 开 停 机过 程 中 和空 转态时 ， 由于 残 压 信 号 幅 值小 且 波 形 失 真 ， 所 测 得 的 转 速 并 不 能 真 实反映机组的实际转速 。对于测速键相带 ， 其接近开关为图尔克公 司Ｎ ｉ ５ 一 ＧＩ ２ 一 Ａ Ｐ ６ Ｘ型 电感 式 接 近 开关 ，该 开关 包 括 四个 电气 环 节 ： 谐振器 、 解调器 、 触 发器 和输 出放 大 器 （ 如图２ ） 。
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由表 １ 可知 ， 随着 探 头 间 隙 的 逐 步 减 小 ， 所 测 得 的转 速 逐 渐 趋 于稳定 ， 如果继续减小间隙 ， 有可能会使得测速键相带刮擦测速探 头 。 因此 ， 未 再进 一 步 调小 间 隙 。 （ ３ ） 机 组 振摆 的影 响 。主 轴 摆 动将 使 得 测 速键 相 带 相 对 探头 发 生 偏移 ， 从 而 产 生低 频 振荡 ， 该 振荡 信 号 将 叠加 到 机 组转 速 上 ， 最 终 使得机组转速偏高。查询监控系统报“ 机组 １ １ ５ ％Ｎ ｅ 过速报警 ” 信号 时机 组 所 带 负荷 （ 见表 ２ ） 。 通过表 ２ 可 知 ，以上 告 警 信 号 出现 时 机组 所 带 负 荷 为 ５ ５ Ｍ Ｗ～ ７ ２ ＭＷ ， 而 机组 在 ４ ２ — ４ ８ ｍ水 头下 的振 动 区域 即为 ４ ０ ＭＷ～ ８ ０ ＭＷ。众 所周知 ， 机 组 在振 动 区域 内 的振 摆将 增 大 ， 正 是 由于 过 大 振 摆 产 生 共振 回路 船调 回路 螽 虫 发 回路 ｊ ｉ ｊ 【 大 器 回路 的低频振动叠加 以后才使所测得的转速增大。 图 ２ 电感 式接 近 开 关示 意 图 ５ 改进 措施 当机 组 转 动 时 ， 测 速 键 相 带 随大 轴 一 起 转 动 ， 与 静 止 的 接 近 开 （ １ ） 降低测速支架高度 ， 将 中空 的长方体支撑换成实心的支撑 ， 关在感应 面不断地靠近 、 分开 ， 使测速探头 内部谐振器发生“ 停振 ” 考虑 将 原来 一 块 扁 铁上 的 ４ 个 探 头 分 装 到 ２块 扁 铁上 ， 从 而减 小 扁 和“ 起振” 交 替 变化 ， 从 而把 机组 转 速 的变 化线 性 地 转 换成 为 谐 振 器 铁 的弧 长 。 频 率 的变 化 ， 该 频 率 信号 经 过 整 形放 大 、 变换后 ， 以４ — ２ ０ ｍ Ａ模 拟 信 （ ２ ） 增 强测 速 键 相带 的可 辨识 度 ， 修 复 凹陷 和 凸起 部 分 ， 可 以考 号（ 相 当于 ０ － ２ ０ ０ ％的额定转速 ） 输送给微机调速器及机组转速测控 虑将 测 速键 相 带更 换 成 可辨 识 度 更 高 的齿 盘 ， 还 可 以 考 虑更 换 有 效 系统 并 经过 处 理后 即可 获得 机 组 转 速信 号 ， 因此 测 速键 相 带 具 有 零 距离 更 大 的接 近 开关 。 转速检测功能 ， 但在高转速下 ， 其稳定性却不如残压［ ３ １ 。对 于机组在 （ ３ ） 减小 机 组 振 摆对 其 的 影 响 ， 机 组振 摆 是 无法 避 免 的 ， 可 以将 增 加 负荷 过 程 中出现 的 过速 信 号 ， 调 速 器 专用 转 速 测 控系 统 采 用 的 测 速 支 架安 装 到 振摆 更 小 的部 位 。 比如 ， 由水 导 油 槽 盖板 转 移 到 下 是机端 Ｐ Ｔ残压测频 ， 而此时机端 Ｐ Ｔ电压幅值大且稳定无 干扰 。因 导油 槽 盖板 。 此， 对于调速器专用转速测控系统而言机组转速稳定 而无跳变 。 （ ４ ） Ｚ Ｋ Ｚ 一 ４ 型 转 速监 测 装 置进 行 改 造 ，通 过 改 变外 部 接 线 增 加 ４ ． ２ 机 组转 速 测控 系 统分 析 机组并网信号 、 装置内部软件程序修改实现机组并网前优先处理测 Ｚ Ｋ Ｚ 一 ４型转 速监 测 装 置其 输 入 有两 路 ，分 别 为机 端 Ｐ Ｔ和 测 速 速键 相 带 转 速信 号 ，并 网运 行 后 Ｚ Ｋ Ｚ 一 ４型转 速 监 测 装 置 优 先 处 理 键 相 带 。两 路 输人 中测 速键 相 带 优 先 ， 仅 当测 速 键 相带 测 速 出 现故 机端 信号 ， 并输出转速信号 ， 以确保转速信号的准确、 稳定 。 障 时 才 切换 到 机端 Ｐ Ｔ 。考 虑 到机 组 １ １ ５ ％Ｎ ｅ 过速 告警 时 ， 测 速 探 头 ６ 结束 语 运行正常无故 障， 故此时装置输入为测速键相带输入 ， 而非机端 Ｐ Ｔ 文章针对电厂机组在增负荷过程中频报的 “ 机组 １ １ ５ ％Ｎ ｅ过 残 压 输入 。 因此 ， 出现 该 过 速 告警 的原 因即 在于 键 相 带测 速 回路 ， 速” 现象 ， 清晰描述 了故障现象 ， 从测速支架 、 测速探头间隙 、 机组振 以下 四个 方 面 进行 分 析 。 摆及 Ｚ Ｋ Ｚ 一 ４型转速监测装置四个方面详细分析 了其给机组测速所 （ １ ） 测 速 支架 。机 组 转 速测 量 所 用 的接 近 开 关 固定 在 测 速 支架 带 来 的 影 响 ， 并转 移 测 速 支架 、 对机 组 Ｚ Ｋ Ｚ 一 ４型 转 速 监 测装 置进 行 上 ，测速 支 架 由一 根 内部 中空 的 长方 体 支 撑 和一 块 弧 形扁 铁 构 成 ， 改造等措施 ， 通过对 ＃ １ 机组整改 ， 目前 ＃ １ 机组运行稳定 ， 达到了预
２ ０ １ ５ 年 第２ ９ 期 Ｉ 科技 创新 与应 用
表 ２ 机 组报 １ １ ５ ％Ｎ ｅ 过速 报 警 信 号 时所 带 负荷
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