柴油发电机组负荷突降故障分析及解决方案.docx

对柴油发电机组稳态调速特性的一般要求是不能超过5%，因此不允许柴油发电机组在运行过程中出现大幅负荷波动（突降)。

但柴油发电机组运行调试过程中经常会出现这个问题，一般采取调整调速器参数的方法就能解决这个问题。

某电站调试过程中，该问题却迟迟得不到有效解决，一度给用户带来极大的困扰，后经过近两个月的排查和试验，终于找到了解决方案。

一、机组配置

某陆用电站项目配套12台柴油发电机组（以下简称机组),单机额定功率8350kW、额定转速600r/min、频率60Hz、电压13.8kV、功率因数0.85。

机组使用的调速器为WoodwardPG-EG58执行机构和2301D控制器,机组上安装转速传感器,转速信号输入给2301D控制器，2301D输出0~200mA电流信号，信号驱动执行器，执行器输出轴通过横向传动机构驱动柴油机上的燃油齿条拉杆，从而控制油门位置、稳定和调节机组转速(输出有功功率)。

图1WoodwardFG—EG58执行机构外形图

WoodwardPG-EG58执行机构外形如图1所示，2301D控制器结构如图2所示。

图22301D控制器结构图

二、现象描述

2014年5月,8#机组完成了单机负荷试验,在25%、50%、75%、100%各个工况点运行稳定，负荷波动满足要求。

在机组稳定运行4个多月后，运行过程中突然出现有功功率大幅度突降的现象（见图3)，有功功率由7000多千瓦突降至3000多千瓦，故障造成机组严重振荡，机组被迫脱网停机。

调整2301D控制器中的PID参数，对传动机构进行润滑保养，问题依然存在，还时常引发其他并网运行机组振荡。

三、故障分析和故障排查

分析故障现象，认为机组有功功率波动与调速器性能关系密切。

机组配套的调速器为WoodwardPG-EG58执行器和2301D控制器，2301D控制器通过安装在柴油机上的转速传感器监测转速，并分别通过电流互感器和电压互感器监测机组的电流和电压，用于机组输出有功功率反馈，2301D控制器对反馈功率进行计算和处理后,输出0~200mA电流信号用来控制执行器驱动轴转角，从而控制柴油发电机组的转速和负荷。

经过分析得出影响柴油机调速器性能的因素，包括:

1）控制器参数;

2）执行器性能;

3）柴油机机械传动机构。

1、相关控制器参数

2301D控制器是基于微处理器的数字控制器，合闸前工作在调速模式下，合闸后工作在基载模式下。

该控制器用于稳定负荷，与超调、响应速度、突卸负荷特性密切相关。

2301D控制器的参数包括:

1）H**DYNAMICS#1(PID);

2）I**DYNAMICS#2(PID);

3）W*LOADPULSE/REJECTION（甩负荷)。

下面对这三个参数进行详细分析。

一般情况下使用参数H**DYNAMICS#1即可满足机组控制;当控制效果不理想时，可同时启用I**DYNAMICS#2参数以达到良好的控制效果。

H**DYNAMICS#1参数设置为:

01IDLEPROPGAIN1???2.36

02RATEDPROPGAIN1???3.05

03RESET1???2.87

04ACTUATORCOMPENSATION1??0.04

05WINDOWWIDTH1(RPM)??12

06GAINRATIO1???2.87

IDLEPROPGAIN1

增益调节RATEDPROPGAIN1决定了对发动机转速与转速设定值之间偏差的反应快慢，增益设疋提供了发动机在轻载或卸载条件时的稳态控制。

补偿调节RESET1为发动机的延迟时间，即受到干扰后控制器使速度偏差回到零所需的调整时间，应防止缓慢的游车和减小负荷干扰后的速度超调。

执行器补偿ACTUATORCOMPENSATION1代表了补偿执行器和燃油系统的时间常数，增加该值可以提高执行器的灵敏度和过渡性能。

窗口宽度WINDOWWIDTH1代表了控制器能够自动切换到快速响应时的速度偏差量。

控制器使用速度偏差的绝对值控制这个开关，绝对值是参考速度和实际速度的差，窗口宽度太窄导致因子一直在增益比率之间循环。

增益比率GAINRATIO1为稳态增益与过渡状态期间增益的比率1,增益比率与窗口宽度和增益调节协同操作。

速度偏差大于窗口宽度时，通过增益设定点和增益比率相乘来调节增益，这能使控制器动态反应足够快地消除起动时的发动机速度超调和减少负荷变化时的速度偏差量;稳态时使用较低的增益可以获得更好的稳定性，并减少稳定状态时拉杆的移动。

2、2301D控制器内部参数设置

检查PID参数，从柴油机正常带负荷运行情况看，PID参数已经调节到最佳状态；检查Loadpulse/rejection