一、水輪機調速器的作用是什么

水(shui)(shui)輪(lun)機(ji)調(diao)速(su)器(qi)作為水(shui)(shui)輪(lun)機(ji)的(de)重要(yao)構成部分，也是(shi)實現對水(shui)(shui)輪(lun)機(ji)進行調(diao)節(jie)的(de)關鍵部分。為保證水(shui)(shui)輪(lun)機(ji)的(de)正常(chang)運轉，并據此保障(zhang)水(shui)(shui)電站的(de)正常(chang)、穩定運行，水(shui)(shui)輪(lun)機(ji)調(diao)速(su)器(qi)一般具備兩種作用(yong)：并網作用(yong)和調(diao)節(jie)作用(yong)。

1、并網作用是實現對水輪機運轉狀態進行自動調整的重要條件。在水輪機正(zheng)常運(yun)轉過程中，工作(zuo)人員(yuan)通過電腦向水(shui)輪(lun)(lun)機(ji)(ji)下達運(yun)轉狀(zhuang)態(tai)調整指令，隨后水(shui)輪(lun)(lun)機(ji)(ji)調速器(qi)具(ju)備的(de)(de)并網功能可(ke)依(yi)據相(xiang)關(guan)指令，對水(shui)輪(lun)(lun)機(ji)(ji)的(de)(de)運(yun)轉狀(zhuang)態(tai)進(jin)行自動調整，有利于保障水(shui)輪(lun)(lun)機(ji)(ji)的(de)(de)穩定(ding)運(yun)轉。

2、調(diao)節(jie)作(zuo)用(yong)作(zuo)為(wei)水(shui)(shui)輪(lun)(lun)機(ji)(ji)調(diao)速(su)器的(de)(de)(de)(de)主要功(gong)(gong)能，也是體現水(shui)(shui)輪(lun)(lun)機(ji)(ji)調(diao)速(su)器價值的(de)(de)(de)(de)功(gong)(gong)能，其的(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)是對水(shui)(shui)輪(lun)(lun)機(ji)(ji)運轉速(su)度、水(shui)(shui)流量(liang)、功(gong)(gong)率等進行調(diao)節(jie)。即在水(shui)(shui)輪(lun)(lun)機(ji)(ji)運轉過程中，工作(zuo)人(ren)員可依據需求，利用(yong)調(diao)速(su)器所具備的(de)(de)(de)(de)調(diao)節(jie)功(gong)(gong)能，將水(shui)(shui)輪(lun)(lun)機(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)轉速(su)、功(gong)(gong)率、水(shui)(shui)流量(liang)等調(diao)節(jie)至恰當的(de)(de)(de)(de)數值，以此保(bao)證水(shui)(shui)輪(lun)(lun)機(ji)(ji)運轉的(de)(de)(de)(de)安全性和(he)穩定性，進而為(wei)水(shui)(shui)電站(zhan)的(de)(de)(de)(de)安全、穩定運行提供(gong)保(bao)障。

二、水輪機調速器常見故障和原因有哪些

1、機組自動空載頻率擺動值大

其現象分為以下(xia)三種情況(kuang)：

（1）機組(zu)手動空(kong)載頻率擺動達0.5~1.0HZ，自動空(kong)載頻率擺動為0.3~0.6HZ

原因：機組(zu)手動空載頻率(lv)擾動大，調速器參(can)數整(zheng)定不當。

處理：進(jin)一步調(diao)整PID調(diao)節參數（bt、Td、Tn或Kp、Ki、Kd）和調(diao)整接(jie)力器反應時間常數Ty，盡量(liang)減小機(ji)組自動(dong)空(kong)載頻率擺(bai)動(dong)值。

（2）機組(zu)手動空載頻率(lv)擺動0.3~0.4HZ，自(zi)動空載頻率(lv)擺動達0.3~0.6HZ，且調整(zheng)PID調節(jie)數bt、Td、Tn或Kp、Ki、Kd無明(ming)顯(xian)效果

原因：接力器(qi)反應(ying)時間常(chang)數Ty值過(guo)大或過(guo)小(xiao)。

處理：調整(zheng)電液(ye)（機械(xie)）隨動系統放大系數，從而(er)減小或加大接力器反(fan)應時間常(chang)數Ty，當調節過(guo)程(cheng)接力器高頻(pin)抽動，則(ze)Ty過(guo)小，當接力器動作遲緩且(qie)過(guo)調，則(ze)Ty過(guo)大。

（3）機組手(shou)動(dong)(dong)空載頻率擺(bai)動(dong)(dong)0.2~0.3HZ，自(zi)動(dong)(dong)空載頻率擺(bai)動(dong)(dong)大(da)于(yu)等于(yu)上述數值，調PID參(can)數無明顯改善

原因：接力器至(zhi)導(dao)水(shui)(shui)機構(gou)和/或(huo)導(dao)水(shui)(shui)機構(gou)機械(xie)/電氣反饋有過大的死區。

處(chu)理：處(chu)理機(ji)械液壓系統和減小反饋機(ji)構死區。

2、機組并網運行接力器開度自行減小

機組并網自(zi)動運行時，出(chu)現(xian)導葉(xie)接力(li)器(qi)開(kai)度自(zi)行減少（又稱“溜負荷”），其現(xian)象分為(wei)以下(xia)四(si)種情況：

（1）接力器(qi)(qi)開度（機組所帶負荷）與電網(wang)頻(pin)率(lv)的關系(xi)正常(chang)，調(diao)速(su)器(qi)(qi)由開度/功率(lv)調(diao)節模(mo)式自動切至頻(pin)率(lv)調(diao)節模(mo)式工作

原(yuan)因：電(dian)網(wang)頻率升高，調速器按靜(jing)態特性（bp）減小負荷。

處(chu)理：如(ru)果被控機組(zu)并(bing)入大(da)電網(wang)運(yun)行，且不起電網(wang)調(diao)頻作(zuo)用，可取較(jiao)大(da)的bp值，并(bing)使調(diao)速器在開(kai)度模式或功率模式下(xia)工作(zuo)。

（2）由三(san)個因素構成①YPID在(zai)較大位置②電液轉換(huan)器平衡電流（電壓）在(zai)開(kai)啟方(fang)向(xiang)③導(dao)葉向(xiang)關閉方(fang)向(xiang)運動(dong)

原因：電液轉換器卡阻于關閉側。

處理：檢(jian)查并(bing)處理電液轉(zhuan)換器①切換并(bing)清洗濾油(you)器②檢(jian)查電液轉(zhuan)換器并(bing)排除(chu)卡(ka)阻(zu)現象。

（3）由三個因素構成①YPID與導(dao)葉實際開度Yg一致②機(ji)組(zu)(zu)所帶負荷在空載附(fu)近③機(ji)組(zu)(zu)二次(ci)回路電源消失或切換

原因：機組(zu)油開關誤動作。

處理：檢查送(song)入微(wei)機(ji)調速(su)器的(de)機(ji)組(zu)油開關輔助接(jie)點，保證機(ji)組(zu)二(er)次(ci)回路(lu)電(dian)(dian)源不(bu)間(jian)斷。有的(de)微(wei)機(ji)調速(su)器在機(ji)組(zu)油開關斷開時，即將電(dian)(dian)氣開限以一定速(su)度減至(zhi)空載，或者立刻將其關至(zhi)空載位置。

（4）由三個(ge)因素構成①YPID與導葉實(shi)際(ji)(ji)開度反(fan)饋指示(shi)表基(ji)本一致②導葉實(shi)際(ji)(ji)開度明顯小(xiao)于YPID③調(diao)速(su)器發出“導葉故障”信號

原因(yin)：導葉(xie)行程電氣(qi)反饋移位。

處理：將(jiang)調速(su)器(qi)(qi)切至手(shou)動(dong)運行，檢(jian)查導(dao)葉(xie)接力器(qi)(qi)位移，調整并可(ke)靠固定(ding)開(kai)度變送(song)器(qi)(qi)鎖緊定(ding)位螺(luo)釘。

3、導葉接力器呈現跳躍式運動或抖動現象

調速器接力器抖動現象分為以下四種情況：

（1）由兩個因素構成①調速器外(wai)部功(gong)率較大的(de)電(dian)氣設(she)備(bei)啟動/停(ting)止②調速器外(wai)部直(zhi)流繼電(dian)器或電(dian)磁鐵(tie)動作/斷開

原因(yin)：機頻與(yu)接力器(qi)出現(xian)抖動調速(su)器(qi)受外部干擾。

處(chu)(chu)理：①檢(jian)查并妥善處(chu)(chu)理微機調(diao)速器的機柜和微機調(diao)節(jie)器殼體的接(jie)地。

②外(wai)部(bu)直流繼(ji)電(dian)器(qi)或電(dian)磁鐵(tie)線圈(quan)加(jia)裝(zhuang)反向并接(jie)（續流）二極管；接(jie)點兩端并接(jie)阻容吸收器(qi)件(jian)（100Ω電(dian)阻與(yu)630V，0.1μF電(dian)容器(qi)串聯）。

（2）開(kai)機(ji)(ji)過(guo)程中，機(ji)(ji)組轉速未(wei)達(da)到額定轉速，殘壓過(guo)低；或機(ji)(ji)組空載(zai)，未(wei)投(tou)入勵(li)磁；機(ji)(ji)組大修后第一次開(kai)機(ji)(ji)，殘壓過(guo)低，機(ji)(ji)頻信號出現跳動，接(jie)力器跟隨抖動

原(yuan)因：機組頻率(lv)信號(hao)源(yuan)受干擾(rao)。

處理(li)：機組頻率信(xin)號(hao)(hao)（殘壓信(xin)號(hao)(hao)和/或齒盤信(xin)號(hao)(hao)）均應(ying)采用各自的(de)帶屏蔽(bi)的(de)雙(shuang)絞線(xian)(xian)接(jie)至微機調速(su)器，屏蔽(bi)層應(ying)可靠地在一(yi)點(dian)接(jie)地。頻率信(xin)號(hao)(hao)線(xian)(xian)不(bu)要與強動力(li)電源線(xian)(xian)或脈(mo)沖信(xin)號(hao)(hao)線(xian)(xian)平行(xing)、靠近(jin)布置。

（3）抖動現象無明顯(xian)規律(lv)，似乎與機組運行(xing)振(zhen)動區、運行(xing)人員操作(zuo)有一(yi)定聯系(xi)

原因(yin)：接線松動、接觸不良。

處理(li)：檢查微(wei)機(ji)調(diao)速(su)(su)器(qi)接(jie)線(xian)端(duan)子、電(dian)液轉換(huan)器(qi)等電(dian)/機(ji)轉換(huan)裝(zhuang)置、導葉(xie)接(jie)力器(qi)變送器(qi)、機(ji)組(zu)功率變送器(qi)、水頭(tou)變送器(qi)及調(diao)速(su)(su)器(qi)內部接(jie)線(xian)的(de)連接(jie)情況，并加以相應(ying)的(de)處理(li)。

（4）調(diao)節(jie)器輸(shu)出作較大幅度(du)變動時(shi)主(zhu)配壓閥(fa)跳動、油管抖動、接力器運動出現(xian)過頭現(xian)象

原(yuan)因：導葉接力器反應時間常(chang)數Ty值偏小。

處(chu)理：減小電(dian)液（機械(xie)）隨動系統的放大系數(shu)，從而使(shi)接力器反應時間常(chang)數(shu)Ty取(qu)較(jiao)大數(shu)值(zhi)。

4、運行中調節模式自動切換

調節模式自動切換(huan)現(xian)象分(fen)為以下(xia)兩(liang)種情況：

（1）機組并網運(yun)行調速器在功(gong)率調節(jie)模式下(xia)工作，自(zi)動切換至開度(du)調節(jie)模式下(xia)工作

原因：機組功率變(bian)送器(qi)有故障或斷線。

處理(li)：檢查(cha)切換后的(de)開度調節模式下的(de)微機調速器讀入的(de)機組(zu)功(gong)(gong)率(lv)值，若(ruo)與機組(zu)實際功(gong)(gong)率(lv)有較大差別，與導葉實際開度不相適應(ying)，則(ze)可確認為機組(zu)功(gong)(gong)率(lv)變送器有故障(zhang)(zhang)或(huo)斷線(xian)，應(ying)檢查(cha)并排(pai)除其(qi)故障(zhang)(zhang)。

（2）機組并網(wang)運行調(diao)速器在(zai)功(gong)率(lv)調(diao)節(jie)或開度(du)調(diao)節(jie)模式下工(gong)作，自動切換(huan)至頻率(lv)調(diao)節(jie)模式工(gong)作。

原因：電網頻(pin)率(lv)變(bian)化過大或(huo)測頻(pin)環(huan)節有故障。

處(chu)理：機組并(bing)入(ru)小電(dian)(dian)網(wang)(wang)或(huo)帶孤立負荷(he)，這(zhe)種切(qie)換(huan)是合理的(de)，若電(dian)(dian)網(wang)(wang)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)變化過大(da)，不(bu)必(bi)強行切(qie)換(huan)至(zhi)功(gong)率(lv)(lv)調(diao)(diao)節或(huo)開度調(diao)(diao)節模式下工作(zuo)(zuo)。機組并(bing)入(ru)大(da)電(dian)(dian)網(wang)(wang)，若電(dian)(dian)網(wang)(wang)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)十分(fen)穩定(ding)，則這(zhe)種切(qie)換(huan)應(ying)足(zu)夠重視，應(ying)觀(guan)察電(dian)(dian)網(wang)(wang)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)變化情況，并(bing)檢(jian)查微機調(diao)(diao)速器的(de)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)測量及顯示結果(guo)。可(ke)將其切(qie)換(huan)至(zhi)開度調(diao)(diao)節/功(gong)率(lv)(lv)調(diao)(diao)節模式工作(zuo)(zuo)，觀(guan)察一段時間，以確認頻(pin)(pin)率(lv)(lv)測量環節的(de)工作(zuo)(zuo)是否正常。

5、甩負荷過程中出現的不正常現象

其現象分為以下(xia)六種情況：

（1）甩100%負(fu)荷過程(cheng)中，導(dao)葉接力器(qi)關閉(bi)到最小(xiao)開度后，開啟(qi)過于遲緩，或(huo)重啟(qi)過快，使調節時間(jian)過長。

原因：PID調節程序(xu)中負限(xian)幅整定不當。

處(chu)理(li)：合理(li)設(she)定(ding)負限幅(fu)值。

（2）甩>75%額定負荷過(guo)程中的水壓(ya)上升值(zhi)過(guo)大

原因(yin)：導葉接力器關閉時間過短(duan)。

處(chu)理：檢查是否接力(li)(li)器最短關閉時間過短，若是，按(an)調節保證(zheng)計算，加長(chang)導葉接力(li)(li)器關閉時間值。

（3）甩(shuai)>75%額定負荷過程中的機組轉(zhuan)速上升值過大

原(yuan)因：導葉(xie)接力器關閉時間(jian)過(guo)長。

處(chu)理(li)：檢查是否接力器(qi)最短關閉時(shi)間過(guo)長，若是，按調節保證(zheng)計(ji)算，縮短導葉接力器(qi)關閉時(shi)間。

（4）甩(shuai)>75%額(e)定負荷(he)過(guo)(guo)程中的(de)水壓上升和/或機組轉(zhuan)速上升值(zhi)過(guo)(guo)大(da)

原因：兩段關(guan)閉特(te)性不合要求。

處理：按調(diao)節(jie)保證(zheng)計算(suan)，調(diao)整兩段(duan)關(guan)機速度(du)及拐點，或(huo)重新(xin)進行過渡過程仿(fang)真計算(suan)，尋求合理的兩段(duan)關(guan)閉(bi)速度(du)及拐點，重新(xin)進行整定(ding)。

（5）甩>25%額定負荷時，導葉接力器(qi)的不動時間過長

原因：調速器轉速死區ix偏(pian)大。

處理：①檢查并減小機械液壓系統(tong)死區。

②適當增(zeng)大(da)綜合放大(da)系數。

③適當加大(da)Tn或KD值。

（6）機(ji)(ji)組油(you)開(kai)(kai)關(guan)未動(dong)作，仍在“合上”位置，但送給調速器的(de)機(ji)(ji)組油(you)開(kai)(kai)關(guan)接點斷開(kai)(kai)，導致甩負(fu)荷(he)或減負(fu)荷(he)

原因：機組油開(kai)(kai)關(guan)接點(dian)誤動作（斷開(kai)(kai)）。

處理：①完(wan)善機組二次回(hui)路電源(yuan)接線，防止(zhi)機組油開關輔助繼電器誤動作。

②微(wei)機調速器程序中對油開關輔(fu)助接點(dian)進行斷(duan)開延(yan)時處(chu)理（但應慎(shen)重）。

6、與水頭有關的故障現象

水頭(tou)有關的故障現象分為以下三種(zhong)情(qing)況：

（1）開機(ji)過(guo)程中，機(ji)組頻率到不了(le)額(e)定頻率50Hz

原因：空載開度運行值(zhi)偏(pian)小。

處理：①人(ren)工設定(ding)的(de)水頭值(zhi)(zhi)高于實際水頭值(zhi)(zhi)，使查表插值(zhi)(zhi)得到的(de)空(kong)載(zai)開度(du)值(zhi)(zhi)小于應(ying)有的(de)空(kong)載(zai)開度(du)，需人(ren)工設定(ding)正確水頭值(zhi)(zhi)。

②程序中的設定的空(kong)載(zai)開度值偏小，應根據(ju)水電站(zhan)實際空(kong)載(zai)開度修正。

（2）導(dao)葉接(jie)力器增大不(bu)到合理的最大開(kai)度

原因：①電氣開限增大不(bu)到應有的最大值②導(dao)葉反(fan)饋調整偏(pian)大。

處理：①人工設定的水頭值(zhi)高(gao)于實際水頭值(zhi)，使查表插值(zhi)得到的電氣開限最大值(zhi)偏小，應人工設定正確水頭值(zhi)。

②程序中的(de)(de)電氣開度(du)限(xian)制最(zui)大值(zhi)的(de)(de)節(jie)(jie)點(dian)值(zhi)小(xiao)于應(ying)有的(de)(de)值(zhi)，應(ying)修正上述(shu)節(jie)(jie)點(dian)值(zhi)。

③導葉反饋調整偏大。

（3）機組效率降低，運行中振動偏(pian)大

原因：①雙調整調速(su)器(qi)可能是(shi)協聯(lian)關系(xi)不正常②機(ji)組運(yun)行于氣蝕(shi)區(qu)。

處理：①人(ren)工(gong)設定的(de)水頭值不等于實際水頭值，使插值得到的(de)協聯關系不正(zheng)確，應人(ren)工(gong)設定正(zheng)確水頭值②避開氣蝕區(qu)運(yun)行工(gong)況。