一、水輪機調速器的作用是什么

水(shui)輪(lun)機(ji)調速器(qi)作(zuo)為水(shui)輪(lun)機(ji)的(de)(de)重要構成部分，也是實(shi)現(xian)對水(shui)輪(lun)機(ji)進行(xing)(xing)調節(jie)的(de)(de)關(guan)鍵(jian)部分。為保證水(shui)輪(lun)機(ji)的(de)(de)正常運轉，并據(ju)此保障水(shui)電站的(de)(de)正常、穩定運行(xing)(xing)，水(shui)輪(lun)機(ji)調速器(qi)一般具備兩種作(zuo)用(yong)：并網(wang)作(zuo)用(yong)和(he)調節(jie)作(zuo)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。在水輪機正常運轉過程中，工作人(ren)員通過電腦向水輪機(ji)下達運轉狀態(tai)調整(zheng)指令，隨后水輪機(ji)調速器具備的(de)并(bing)網(wang)功能可依據相關指令，對水輪機(ji)的(de)運轉狀態(tai)進(jin)行自(zi)動調整(zheng)，有利于(yu)保障水輪機(ji)的(de)穩定運轉。

2、調(diao)(diao)節(jie)(jie)(jie)作(zuo)用作(zuo)為(wei)水(shui)(shui)輪(lun)機(ji)調(diao)(diao)速器(qi)(qi)的(de)(de)主要功(gong)(gong)能(neng)，也(ye)是(shi)體(ti)現水(shui)(shui)輪(lun)機(ji)調(diao)(diao)速器(qi)(qi)價值(zhi)的(de)(de)功(gong)(gong)能(neng)，其的(de)(de)作(zuo)用是(shi)對水(shui)(shui)輪(lun)機(ji)運(yun)轉速度、水(shui)(shui)流量、功(gong)(gong)率等(deng)進行(xing)(xing)調(diao)(diao)節(jie)(jie)(jie)。即在水(shui)(shui)輪(lun)機(ji)運(yun)轉過程中，工作(zuo)人員(yuan)可依據需求，利用調(diao)(diao)速器(qi)(qi)所具備的(de)(de)調(diao)(diao)節(jie)(jie)(jie)功(gong)(gong)能(neng)，將水(shui)(shui)輪(lun)機(ji)的(de)(de)轉速、功(gong)(gong)率、水(shui)(shui)流量等(deng)調(diao)(diao)節(jie)(jie)(jie)至恰當的(de)(de)數值(zhi)，以此保(bao)證水(shui)(shui)輪(lun)機(ji)運(yun)轉的(de)(de)安(an)(an)全性和穩定(ding)性，進而為(wei)水(shui)(shui)電站的(de)(de)安(an)(an)全、穩定(ding)運(yun)行(xing)(xing)提供保(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(xian)象分為以(yi)下三種情(qing)況：

（1）機組手(shou)動(dong)(dong)空載頻率(lv)擺動(dong)(dong)達(da)0.5~1.0HZ，自(zi)動(dong)(dong)空載頻率(lv)擺動(dong)(dong)為0.3~0.6HZ

原因：機組手動空載(zai)頻率擾動大，調速(su)器參數(shu)整定不(bu)當。

處理：進一步(bu)調整(zheng)PID調節參數(shu)（bt、Td、Tn或Kp、Ki、Kd）和調整(zheng)接力器(qi)反應時間常數(shu)Ty，盡量減(jian)小機組自動空載頻率擺動值。

（2）機組(zu)手動(dong)空載(zai)頻(pin)率擺動(dong)0.3~0.4HZ，自(zi)動(dong)空載(zai)頻(pin)率擺動(dong)達0.3~0.6HZ，且調整PID調節數bt、Td、Tn或Kp、Ki、Kd無明顯效(xiao)果

原因(yin)：接力器反應時間(jian)常數(shu)Ty值過大或過小。

處理：調(diao)(diao)整電液（機械(xie)）隨動(dong)系(xi)統放(fang)大系(xi)數，從而(er)減小(xiao)或(huo)加大接(jie)力(li)(li)(li)器(qi)反應時間常(chang)數Ty，當調(diao)(diao)節過(guo)程接(jie)力(li)(li)(li)器(qi)高(gao)頻抽動(dong)，則(ze)Ty過(guo)小(xiao)，當接(jie)力(li)(li)(li)器(qi)動(dong)作遲緩且過(guo)調(diao)(diao)，則(ze)Ty過(guo)大。

（3）機組手動(dong)(dong)空(kong)載頻率(lv)(lv)擺(bai)動(dong)(dong)0.2~0.3HZ，自動(dong)(dong)空(kong)載頻率(lv)(lv)擺(bai)動(dong)(dong)大于等于上述數值(zhi)，調(diao)PID參數無明顯改(gai)善

原因：接力(li)器至(zhi)導水(shui)(shui)機(ji)構和/或導水(shui)(shui)機(ji)構機(ji)械(xie)/電氣(qi)反饋有過大的(de)死區(qu)。

處理：處理機械液壓系統和(he)減小(xiao)反饋(kui)機構死區。

2、機組并網運行接力器開度自行減小

機(ji)組并網自(zi)動運(yun)行時，出(chu)現(xian)導葉接力器開度自(zi)行減少(shao)（又稱“溜(liu)負荷”），其現(xian)象分(fen)為以下四(si)種(zhong)情況：

（1）接力器(qi)開度（機組所帶(dai)負荷）與電網頻率的關系正常，調(diao)速器(qi)由開度/功率調(diao)節模式(shi)自(zi)動切至頻率調(diao)節模式(shi)工作

原(yuan)因：電網(wang)頻(pin)率升(sheng)高，調速器按(an)靜態特性（bp）減小負荷。

處理：如果(guo)被控機組并入大電網運行，且不(bu)起電網調頻作用，可取較大的(de)bp值(zhi)，并使調速器在開(kai)度模式(shi)或功率模式(shi)下工作。

（2）由三個因素構(gou)成①YPID在較(jiao)大(da)位置(zhi)②電液轉(zhuan)換器平(ping)衡電流（電壓(ya)）在開啟方向(xiang)③導葉向(xiang)關閉方向(xiang)運動

原因：電液轉換器(qi)卡阻于關閉側(ce)。

處(chu)理(li)：檢(jian)查并(bing)(bing)處(chu)理(li)電液轉(zhuan)換器①切(qie)換并(bing)(bing)清(qing)洗(xi)濾(lv)油器②檢(jian)查電液轉(zhuan)換器并(bing)(bing)排(pai)除卡阻現象。

（3）由三(san)個因(yin)素構成①YPID與導葉實(shi)際開度Yg一(yi)致(zhi)②機(ji)組(zu)所帶負荷在空載附近③機(ji)組(zu)二次(ci)回路(lu)電源消失或(huo)切換

原因：機組(zu)油開關(guan)誤動(dong)作(zuo)。

處理：檢查(cha)送入(ru)微機(ji)(ji)調速器的機(ji)(ji)組(zu)(zu)油(you)開(kai)關輔助接點，保證機(ji)(ji)組(zu)(zu)二次回(hui)路電源不間(jian)斷(duan)。有的微機(ji)(ji)調速器在機(ji)(ji)組(zu)(zu)油(you)開(kai)關斷(duan)開(kai)時(shi)，即將電氣開(kai)限(xian)以(yi)一定(ding)速度減至(zhi)空載(zai)，或者立(li)刻將其關至(zhi)空載(zai)位置(zhi)。

（4）由三個因素構成(cheng)①YPID與(yu)導(dao)葉實際開度(du)反饋指示表(biao)基(ji)本(ben)一致②導(dao)葉實際開度(du)明顯小于YPID③調速器發出“導(dao)葉故(gu)障”信號

原因：導葉(xie)行(xing)程電氣反饋移(yi)位。

處理：將調(diao)速器切至手動運行，檢查導葉接力器位移，調(diao)整(zheng)并可(ke)靠固定開度變(bian)送(song)器鎖緊定位螺釘。

3、導葉接力器呈現跳躍式運動或抖動現象

調速器接(jie)力器抖動(dong)現象分(fen)為以下四種情(qing)況：

（1）由兩(liang)個因素(su)構成(cheng)①調(diao)速器外部(bu)功率(lv)較大(da)的電(dian)(dian)氣設備(bei)啟動(dong)/停(ting)止(zhi)②調(diao)速器外部(bu)直流繼電(dian)(dian)器或電(dian)(dian)磁鐵動(dong)作(zuo)/斷(duan)開(kai)

原(yuan)因：機頻與接力器出(chu)現抖動調(diao)速器受外部(bu)干(gan)擾。

處(chu)理(li)：①檢(jian)查并妥(tuo)善處(chu)理(li)微機調速器的(de)機柜和微機調節器殼(ke)體的(de)接地。

②外部直流繼電(dian)器(qi)或電(dian)磁鐵線圈加裝反向并接(jie)（續流）二極管；接(jie)點兩端并接(jie)阻(zu)(zu)容(rong)吸(xi)收器(qi)件(jian)（100Ω電(dian)阻(zu)(zu)與630V，0.1μF電(dian)容(rong)器(qi)串聯(lian)）。

（2）開機(ji)過(guo)(guo)程中，機(ji)組(zu)轉速(su)未(wei)達到額(e)定(ding)轉速(su)，殘壓過(guo)(guo)低(di)；或機(ji)組(zu)空載，未(wei)投入勵磁；機(ji)組(zu)大修后第一次開機(ji)，殘壓過(guo)(guo)低(di)，機(ji)頻信(xin)號出(chu)現跳動，接力(li)器跟隨(sui)抖(dou)動

原(yuan)因：機組頻率信號(hao)源受干(gan)擾(rao)。

處理：機組頻率信(xin)號(hao)（殘壓信(xin)號(hao)和(he)/或(huo)齒盤信(xin)號(hao)）均應采用各自(zi)的帶屏蔽的雙絞(jiao)線(xian)接(jie)至微機調速器，屏蔽層應可靠(kao)地在一點(dian)接(jie)地。頻率信(xin)號(hao)線(xian)不要與強(qiang)動力電源線(xian)或(huo)脈沖信(xin)號(hao)線(xian)平行、靠(kao)近布置。

（3）抖動(dong)現(xian)象無明(ming)顯(xian)規律，似乎與機組運行(xing)振動(dong)區(qu)、運行(xing)人員操作有一定聯系

原因：接線(xian)松動、接觸(chu)不良。

處理：檢查微機調速器(qi)接線(xian)端子、電(dian)(dian)液轉換器(qi)等電(dian)(dian)/機轉換裝置(zhi)、導(dao)葉接力器(qi)變送(song)器(qi)、機組功率變送(song)器(qi)、水(shui)頭(tou)變送(song)器(qi)及(ji)調速器(qi)內部接線(xian)的(de)連接情(qing)況，并加以相應的(de)處理。

（4）調節器輸出作較(jiao)大(da)幅(fu)度變動(dong)時(shi)主(zhu)配壓(ya)閥跳(tiao)動(dong)、油(you)管抖動(dong)、接力器運動(dong)出現過頭現象(xiang)

原因(yin)：導葉接力器反應時間(jian)常數Ty值(zhi)偏(pian)小。

處理：減(jian)小電液（機械(xie)）隨動系統的放大系數(shu)(shu)，從而(er)使接力器反(fan)應時間(jian)常數(shu)(shu)Ty取(qu)較(jiao)大數(shu)(shu)值(zhi)。

4、運行中調節模式自動切換

調節模式自動切換現象分為以下兩種情(qing)況：

（1）機組并網運行調速器在功(gong)率調節模式下工作，自動切換至開度調節模式下工作

原(yuan)因：機組(zu)功率變送器有(you)故(gu)障或(huo)斷(duan)線。

處理：檢(jian)查切(qie)換(huan)后的(de)(de)開度調節模式下的(de)(de)微機(ji)調速器讀入的(de)(de)機(ji)組(zu)功率(lv)值，若與機(ji)組(zu)實際(ji)(ji)功率(lv)有(you)較大差別(bie)，與導葉實際(ji)(ji)開度不相適應，則可(ke)確認為機(ji)組(zu)功率(lv)變送器有(you)故障或斷線(xian)，應檢(jian)查并排(pai)除其(qi)故障。

（2）機組(zu)并網運行調速器在功率調節(jie)或開度調節(jie)模式(shi)下(xia)工(gong)作(zuo)，自動切換至(zhi)頻率調節(jie)模式(shi)工(gong)作(zuo)。

原因：電網頻率(lv)變化過大或(huo)測頻環節有故障。

處理(li)(li)：機組并入小電(dian)網或(huo)帶(dai)孤(gu)立負(fu)荷，這種切換是合理(li)(li)的(de)，若電(dian)網頻率(lv)(lv)變化過大(da)，不必強行切換至功(gong)率(lv)(lv)調節(jie)或(huo)開度調節(jie)模式(shi)下(xia)工作。機組并入大(da)電(dian)網，若電(dian)網頻率(lv)(lv)十分穩(wen)定，則這種切換應足夠重(zhong)視，應觀(guan)察(cha)電(dian)網頻率(lv)(lv)變化情(qing)況，并檢查微(wei)機調速器(qi)的(de)頻率(lv)(lv)測量(liang)及顯(xian)示結果(guo)。可(ke)將其切換至開度調節(jie)/功(gong)率(lv)(lv)調節(jie)模式(shi)工作，觀(guan)察(cha)一(yi)段時間，以確認頻率(lv)(lv)測量(liang)環節(jie)的(de)工作是否正常(chang)。

5、甩負荷過程中出現的不正常現象

其現象分為以下六種情況：

（1）甩100%負荷(he)過(guo)程中(zhong)，導葉接力器(qi)關閉到(dao)最小開(kai)(kai)度后，開(kai)(kai)啟(qi)過(guo)于遲緩，或重啟(qi)過(guo)快，使調節時間過(guo)長。

原因：PID調節程(cheng)序(xu)中負限幅整定(ding)不當。

處理：合理設定負限幅值。

（2）甩(shuai)>75%額(e)定負荷(he)過程中的水壓上升值過大

原因：導(dao)葉接(jie)力(li)器關(guan)閉時間過短(duan)。

處理：檢(jian)查是否接(jie)力器最短關閉時間過短，若是，按調(diao)節保證計算，加長(chang)導葉接(jie)力器關閉時間值(zhi)。

（3）甩>75%額定負荷過程中的(de)機組轉速上升值過大

原因：導葉接力器關閉(bi)時間過長(chang)。

處(chu)理：檢(jian)查是(shi)否接(jie)(jie)力器(qi)最(zui)短關閉(bi)時(shi)間過長，若是(shi)，按調節(jie)保證(zheng)計算，縮短導葉接(jie)(jie)力器(qi)關閉(bi)時(shi)間。

（4）甩(shuai)>75%額定負荷過程中的水壓(ya)上升(sheng)和(he)/或機(ji)組轉速上升(sheng)值過大(da)

原因：兩段關閉特(te)性不(bu)合(he)要求。

處理：按調(diao)節保證計(ji)算，調(diao)整兩(liang)段(duan)關機(ji)速度(du)及拐點(dian)，或重新進(jin)行過渡過程仿真計(ji)算，尋求合理的(de)兩(liang)段(duan)關閉速度(du)及拐點(dian)，重新進(jin)行整定。

（5）甩>25%額定(ding)負荷時(shi)，導葉接力器的不動時(shi)間過長

原(yuan)因：調速器轉速死(si)區ix偏大。

處理：①檢查并減小機械液(ye)壓系統死區。

②適(shi)當增大綜合放大系數。

③適(shi)當加大Tn或KD值。

（6）機組油(you)開關(guan)未動(dong)作，仍在(zai)“合上”位置，但送給調速器的機組油(you)開關(guan)接點斷開，導(dao)致甩負荷或(huo)減負荷

原因：機組油開關(guan)接點(dian)誤動作（斷開）。

處(chu)理：①完善機組(zu)二次回路電源接(jie)線(xian)，防止機組(zu)油開(kai)關(guan)輔(fu)助繼電器誤動作。

②微機調(diao)速器程序中對油開關輔助接(jie)點(dian)進行(xing)斷(duan)開延時處理(li)（但應慎(shen)重）。

6、與水頭有關的故障現象

水頭有(you)關的故障現象分為以下三(san)種情況(kuang)：

（1）開機(ji)過程中，機(ji)組頻率到(dao)不了額定頻率50Hz

原因(yin)：空載(zai)開度(du)運行值偏小。

處理：①人工(gong)設(she)定的(de)水(shui)頭(tou)(tou)值(zhi)高于(yu)實際水(shui)頭(tou)(tou)值(zhi)，使(shi)查表插(cha)值(zhi)得(de)到(dao)的(de)空載開度值(zhi)小于(yu)應有的(de)空載開度，需(xu)人工(gong)設(she)定正確(que)水(shui)頭(tou)(tou)值(zhi)。

②程序中的(de)設定的(de)空載開度值偏小，應根據水電站(zhan)實際空載開度修(xiu)正。

（2）導葉接力(li)器增大不(bu)到(dao)合(he)理(li)的最大開度(du)

原因：①電氣開限增大不到應有的最大值②導葉反饋(kui)調整偏大。

處理：①人(ren)工(gong)設(she)定的水頭值(zhi)高于實際水頭值(zhi)，使(shi)查表插(cha)值(zhi)得到的電(dian)氣開限(xian)最大值(zhi)偏小(xiao)，應人(ren)工(gong)設(she)定正確水頭值(zhi)。

②程序中的(de)(de)電氣開度限制(zhi)最大值的(de)(de)節點(dian)值小于應有的(de)(de)值，應修正上述節點(dian)值。

③導葉(xie)反饋調整偏大。

（3）機組(zu)效率(lv)降(jiang)低，運行中振動偏大

原因(yin)：①雙調整調速器(qi)可能是協聯關系(xi)不正常②機組(zu)運行于氣蝕區(qu)。

處理(li)：①人工設(she)定(ding)的水(shui)頭(tou)(tou)值(zhi)不等(deng)于實際水(shui)頭(tou)(tou)值(zhi)，使插(cha)值(zhi)得到的協聯(lian)關系不正確，應人工設(she)定(ding)正確水(shui)頭(tou)(tou)值(zhi)②避開氣(qi)蝕區(qu)運(yun)行工況。