一、水輪機調速器的作用是什么

水輪(lun)(lun)機(ji)調(diao)速器(qi)作(zuo)為水輪(lun)(lun)機(ji)的(de)重要構成部分，也是實現對水輪(lun)(lun)機(ji)進行(xing)調(diao)節的(de)關鍵部分。為保證水輪(lun)(lun)機(ji)的(de)正(zheng)常運(yun)轉，并(bing)據此保障水電站的(de)正(zheng)常、穩(wen)定運(yun)行(xing)，水輪(lun)(lun)機(ji)調(diao)速器(qi)一(yi)般(ban)具備(bei)兩種作(zuo)用：并(bing)網作(zuo)用和調(diao)節作(zuo)用。

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(zhuan)過(guo)程中，工作人員通過(guo)電(dian)腦向水(shui)輪機(ji)(ji)下達運轉(zhuan)狀態(tai)調整(zheng)指令，隨后水(shui)輪機(ji)(ji)調速(su)器具(ju)備的(de)并網功(gong)能可依據相關指令，對水(shui)輪機(ji)(ji)的(de)運轉(zhuan)狀態(tai)進行自動(dong)調整(zheng)，有利(li)于保障水(shui)輪機(ji)(ji)的(de)穩定運轉(zhuan)。

2、調(diao)節(jie)(jie)作用作為水(shui)(shui)輪(lun)(lun)機調(diao)速(su)(su)(su)器的(de)(de)主要(yao)功能(neng)(neng)，也是體現(xian)水(shui)(shui)輪(lun)(lun)機調(diao)速(su)(su)(su)器價值(zhi)的(de)(de)功能(neng)(neng)，其(qi)的(de)(de)作用是對水(shui)(shui)輪(lun)(lun)機運(yun)轉速(su)(su)(su)度、水(shui)(shui)流(liu)量、功率等(deng)進行(xing)調(diao)節(jie)(jie)。即在(zai)水(shui)(shui)輪(lun)(lun)機運(yun)轉過(guo)程中(zhong)，工作人員可依據需求，利用調(diao)速(su)(su)(su)器所具備的(de)(de)調(diao)節(jie)(jie)功能(neng)(neng)，將(jiang)水(shui)(shui)輪(lun)(lun)機的(de)(de)轉速(su)(su)(su)、功率、水(shui)(shui)流(liu)量等(deng)調(diao)節(jie)(jie)至恰(qia)當的(de)(de)數(shu)值(zhi)，以(yi)此(ci)保證(zheng)水(shui)(shui)輪(lun)(lun)機運(yun)轉的(de)(de)安(an)(an)全性和穩定性，進而(er)為水(shui)(shui)電站(zhan)的(de)(de)安(an)(an)全、穩定運(yun)行(xing)提供保障。

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(qi)現象分為以下三種情況：

（1）機(ji)組手動(dong)空(kong)載頻率(lv)擺動(dong)達0.5~1.0HZ，自(zi)動(dong)空(kong)載頻率(lv)擺動(dong)為0.3~0.6HZ

原因：機組(zu)手動空載頻率(lv)擾動大，調(diao)速器參數整定不當。

處理：進一步(bu)調(diao)整PID調(diao)節參數（bt、Td、Tn或Kp、Ki、Kd）和調(diao)整接(jie)力(li)器反應時(shi)間常數Ty，盡量(liang)減小(xiao)機組自動(dong)空載頻率(lv)擺動(dong)值。

（2）機(ji)組手動空載(zai)(zai)頻率(lv)(lv)擺動0.3~0.4HZ，自動空載(zai)(zai)頻率(lv)(lv)擺動達0.3~0.6HZ，且調整(zheng)PID調節(jie)數(shu)bt、Td、Tn或Kp、Ki、Kd無明(ming)顯效(xiao)果

原因(yin)：接力器反應時間常數(shu)Ty值(zhi)過大或過小。

處理：調(diao)(diao)整電(dian)液（機械）隨動系統放(fang)大系數(shu)，從而減(jian)小或(huo)加大接(jie)力器反應時(shi)間常數(shu)Ty，當調(diao)(diao)節過(guo)程接(jie)力器高頻抽動，則Ty過(guo)小，當接(jie)力器動作遲緩且過(guo)調(diao)(diao)，則Ty過(guo)大。

（3）機組手動(dong)空載頻率(lv)擺(bai)動(dong)0.2~0.3HZ，自(zi)動(dong)空載頻率(lv)擺(bai)動(dong)大于等于上(shang)述(shu)數值，調PID參數無明(ming)顯改善

原因：接力器至導水(shui)機(ji)構(gou)和/或導水(shui)機(ji)構(gou)機(ji)械(xie)/電(dian)氣反饋有過大的(de)死區。

處(chu)理：處(chu)理機械液壓系(xi)統(tong)和減(jian)小反(fan)饋機構死(si)區(qu)。

2、機組并網運行接力器開度自行減小

機組(zu)并網自(zi)動運行(xing)時，出現導葉(xie)接力器開度(du)自(zi)行(xing)減少(shao)（又(you)稱“溜(liu)負荷”），其(qi)現象(xiang)分為以下(xia)四(si)種情(qing)況：

（1）接力器開度(du)（機(ji)組所帶負荷）與電網(wang)頻(pin)率(lv)的(de)關系正常，調(diao)(diao)速器由開度(du)/功率(lv)調(diao)(diao)節模(mo)式自動切至頻(pin)率(lv)調(diao)(diao)節模(mo)式工作

原因：電網頻率升高，調速(su)器按靜態特性（bp）減小負荷。

處理：如果被控機組并入大電網(wang)運行，且(qie)不起電網(wang)調頻作(zuo)用，可取較(jiao)大的bp值，并使調速(su)器在開度模式(shi)或功率模式(shi)下工作(zuo)。

（2）由(you)三(san)個因素構成(cheng)①YPID在較大位(wei)置②電(dian)液轉換器平衡電(dian)流（電(dian)壓）在開啟(qi)方(fang)向③導葉(xie)向關(guan)閉方(fang)向運動

原因：電液(ye)轉(zhuan)換器卡阻于關閉(bi)側(ce)。

處理：檢(jian)查(cha)(cha)并處理電(dian)(dian)液轉換器①切換并清洗濾油器②檢(jian)查(cha)(cha)電(dian)(dian)液轉換器并排除(chu)卡阻現象(xiang)。

（3）由三(san)個因素構成(cheng)①YPID與導(dao)葉(xie)實(shi)際開度Yg一致②機組所帶(dai)負荷在(zai)空載附近③機組二次回路(lu)電(dian)源消(xiao)失(shi)或切(qie)換(huan)

原因：機(ji)組(zu)油開關誤(wu)動作。

處(chu)理：檢查送入微(wei)(wei)機(ji)調速器的(de)(de)機(ji)組油開關輔助接點，保(bao)證機(ji)組二次(ci)回路電源不間(jian)斷(duan)。有(you)的(de)(de)微(wei)(wei)機(ji)調速器在機(ji)組油開關斷(duan)開時，即(ji)將電氣(qi)開限(xian)以一定速度減(jian)至(zhi)(zhi)空載(zai)，或者立刻將其關至(zhi)(zhi)空載(zai)位(wei)置。

（4）由三個因素(su)構成①YPID與(yu)導(dao)葉實(shi)際(ji)開(kai)度反(fan)饋指(zhi)示表基本一致(zhi)②導(dao)葉實(shi)際(ji)開(kai)度明顯小于YPID③調速器發出(chu)“導(dao)葉故障(zhang)”信號

原因：導葉(xie)行(xing)程(cheng)電(dian)氣反(fan)饋移位(wei)。

處理(li)：將調速器(qi)切至(zhi)手(shou)動運行，檢(jian)查導葉接(jie)力器(qi)位(wei)移(yi)，調整并可靠固定開度(du)變送器(qi)鎖(suo)緊定位(wei)螺釘(ding)。

3、導葉接力器呈現跳躍式運動或抖動現象

調速器(qi)(qi)接(jie)力(li)器(qi)(qi)抖動現象分(fen)為以(yi)下四(si)種(zhong)情況：

（1）由兩(liang)個因素構成(cheng)①調速器外(wai)部功率(lv)較大的電氣設備啟動/停止②調速器外(wai)部直流(liu)繼電器或電磁(ci)鐵動作(zuo)/斷開

原因：機頻與接力器出現(xian)抖動調速器受外部干擾。

處(chu)(chu)理：①檢查并妥善處(chu)(chu)理微(wei)機調速(su)器(qi)的機柜(ju)和微(wei)機調節器(qi)殼(ke)體的接地。

②外部(bu)直流(liu)繼電(dian)器或電(dian)磁鐵線圈加裝反向并(bing)接(jie)（續流(liu)）二極管；接(jie)點兩端并(bing)接(jie)阻容吸(xi)收器件（100Ω電(dian)阻與(yu)630V，0.1μF電(dian)容器串聯）。

（2）開(kai)機(ji)過(guo)程中，機(ji)組(zu)轉(zhuan)(zhuan)速未達到額定轉(zhuan)(zhuan)速，殘(can)壓過(guo)低；或機(ji)組(zu)空載，未投(tou)入勵(li)磁；機(ji)組(zu)大(da)修后第一次開(kai)機(ji)，殘(can)壓過(guo)低，機(ji)頻(pin)信號出現跳(tiao)動，接力器跟隨抖動

原因：機組頻率信號(hao)源受干擾。

處理：機組頻(pin)(pin)率(lv)信號(hao)（殘壓信號(hao)和/或(huo)齒盤信號(hao)）均應(ying)采用各(ge)自的帶屏蔽的雙(shuang)絞線(xian)接至微機調速器，屏蔽層應(ying)可靠(kao)地在一點接地。頻(pin)(pin)率(lv)信號(hao)線(xian)不要與強動力電源線(xian)或(huo)脈沖信號(hao)線(xian)平行(xing)、靠(kao)近布置。

（3）抖動現象(xiang)無明顯規(gui)律，似乎與機組運行振動區(qu)、運行人員操作有一定聯系

原因：接線松動、接觸不良。

處(chu)理：檢查微機調(diao)速(su)器(qi)(qi)接線(xian)端子、電液轉(zhuan)(zhuan)換器(qi)(qi)等電/機轉(zhuan)(zhuan)換裝置、導葉接力器(qi)(qi)變送器(qi)(qi)、機組(zu)功率變送器(qi)(qi)、水頭變送器(qi)(qi)及調(diao)速(su)器(qi)(qi)內部接線(xian)的連接情況，并加(jia)以相(xiang)應(ying)的處(chu)理。

（4）調(diao)節器輸出作(zuo)較大幅度變(bian)動(dong)時(shi)主配壓閥跳動(dong)、油管抖動(dong)、接(jie)力(li)器運動(dong)出現過頭現象(xiang)

原因：導葉接力器反應時間常數Ty值偏小。

處理：減小電液（機械）隨動(dong)系(xi)統的(de)放(fang)大(da)系(xi)數(shu)，從(cong)而(er)使接力器反(fan)應(ying)時(shi)間(jian)常數(shu)Ty取較(jiao)大(da)數(shu)值。

4、運行中調節模式自動切換

調(diao)節模式(shi)自動(dong)切換現象分為(wei)以下兩種情況：

（1）機組并(bing)網運(yun)行調(diao)速器在功率(lv)調(diao)節模(mo)式下工(gong)作(zuo)，自動切換至開度調(diao)節模(mo)式下工(gong)作(zuo)

原因：機組功率變送器有故(gu)障或斷線。

處理(li)：檢查(cha)切換(huan)后的開(kai)度調(diao)節(jie)模式下(xia)的微機(ji)調(diao)速器讀入的機(ji)組(zu)功率值(zhi)，若與(yu)機(ji)組(zu)實際功率有(you)較大差別，與(yu)導(dao)葉實際開(kai)度不(bu)相適(shi)應，則可確(que)認(ren)為機(ji)組(zu)功率變送(song)器有(you)故障或斷線(xian)，應檢查(cha)并排除其故障。

（2）機組并網(wang)運行調速(su)器在功率調節(jie)或開度(du)調節(jie)模(mo)式下工(gong)作，自(zi)動切換至頻率調節(jie)模(mo)式工(gong)作。

原因(yin)：電網頻率變化過大(da)或(huo)測頻環節有故障。

處(chu)理(li)：機(ji)(ji)組(zu)并入小(xiao)電(dian)網(wang)或帶(dai)孤立負荷，這種(zhong)切(qie)換是合理(li)的，若(ruo)電(dian)網(wang)頻率(lv)變化過大，不必強行(xing)切(qie)換至功率(lv)調節(jie)或開度調節(jie)模(mo)式下工(gong)(gong)作(zuo)。機(ji)(ji)組(zu)并入大電(dian)網(wang)，若(ruo)電(dian)網(wang)頻率(lv)十分(fen)穩(wen)定，則這種(zhong)切(qie)換應足夠重視(shi)，應觀(guan)察電(dian)網(wang)頻率(lv)變化情(qing)況，并檢查微機(ji)(ji)調速器的頻率(lv)測量及(ji)顯示結果。可將其切(qie)換至開度調節(jie)/功率(lv)調節(jie)模(mo)式工(gong)(gong)作(zuo)，觀(guan)察一段時(shi)間，以確(que)認頻率(lv)測量環(huan)節(jie)的工(gong)(gong)作(zuo)是否正常。

5、甩負荷過程中出現的不正常現象

其(qi)現(xian)象分(fen)為以下六種情況：

（1）甩100%負荷(he)過程中，導(dao)葉接力(li)器關閉到最小(xiao)開(kai)度后，開(kai)啟過于遲(chi)緩，或重啟過快，使調節時(shi)間過長(chang)。

原因(yin)：PID調節(jie)程(cheng)序中負限幅整定不當。

處理：合理設定負限(xian)幅值。

（2）甩>75%額定負(fu)荷(he)過程中的(de)水(shui)壓上升值過大

原因：導(dao)葉接(jie)力器關(guan)閉時間過短(duan)。

處理(li)：檢查是否接力器(qi)最短關閉(bi)時間過短，若(ruo)是，按調節保證計(ji)算，加長(chang)導葉接力器(qi)關閉(bi)時間值。

（3）甩>75%額定負(fu)荷過程中的機組轉(zhuan)速(su)上升值過大(da)

原因：導葉接力器關閉時間過(guo)長。

處理：檢查是(shi)否(fou)接力(li)器最短(duan)關(guan)閉時間(jian)過長，若是(shi)，按調(diao)節(jie)保(bao)證計算，縮短(duan)導葉接力(li)器關(guan)閉時間(jian)。

（4）甩>75%額定負荷過程中的水(shui)壓上升和/或(huo)機組轉速上升值過大(da)

原因：兩段關閉特(te)性不合要求。

處理：按調節(jie)保證計算，調整(zheng)兩(liang)段關(guan)機速(su)度及拐點(dian)(dian)，或重新進行過(guo)渡過(guo)程(cheng)仿真計算，尋求合理的兩(liang)段關(guan)閉速(su)度及拐點(dian)(dian)，重新進行整(zheng)定(ding)。

（5）甩>25%額定負荷(he)時(shi)，導葉接力器的不動(dong)時(shi)間過長

原(yuan)因：調速(su)器轉速(su)死區ix偏(pian)大(da)。

處理(li)：①檢查并減小機(ji)械液壓系統死區(qu)。

②適當增大綜合放大系(xi)數。

③適當加大Tn或KD值。

（6）機(ji)組油開關未動作，仍(reng)在“合上”位置，但(dan)送給調速器(qi)的機(ji)組油開關接(jie)點斷(duan)開，導致甩負荷(he)或減負荷(he)

原因：機組油開(kai)關接(jie)點誤動作(zuo)（斷開(kai)）。

處理(li)：①完善機組二(er)次(ci)回路電(dian)源(yuan)接線，防止機組油開關輔(fu)助繼電(dian)器(qi)誤動作。

②微機調(diao)速器程序中對油開關輔助接點進(jin)行斷開延時處理（但應慎重(zhong)）。

6、與水頭有關的故障現象

水頭有關(guan)的故障現(xian)象分為以下三種情況：

（1）開機(ji)過程(cheng)中(zhong)，機(ji)組頻(pin)率到(dao)不了(le)額定頻(pin)率50Hz

原因(yin)：空載開度運行值偏小。

處理：①人工設(she)定(ding)的(de)水(shui)頭(tou)值高(gao)于(yu)實(shi)際水(shui)頭(tou)值，使查表(biao)插值得到的(de)空載(zai)開度值小于(yu)應有(you)的(de)空載(zai)開度，需(xu)人工設(she)定(ding)正確水(shui)頭(tou)值。

②程序中的(de)設定的(de)空載開度(du)值偏(pian)小，應根據水電站實際空載開度(du)修正。

（2）導葉接力器增大不(bu)到合理的最(zui)大開度

原因：①電氣開限增大(da)不到應有的最大(da)值②導葉反饋調整偏大(da)。

處理：①人工設定(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)電氣開限最大值(zhi)(zhi)偏小(xiao)，應(ying)人工設定(ding)正確水頭值(zhi)(zhi)。

②程序(xu)中的(de)電(dian)氣開度(du)限(xian)制最大值(zhi)的(de)節點(dian)值(zhi)小于應有的(de)值(zhi)，應修正上(shang)述節點(dian)值(zhi)。

③導葉反饋調整(zheng)偏大。

（3）機組效率降低，運行中振動(dong)偏大(da)

原(yuan)因：①雙調(diao)(diao)整調(diao)(diao)速器可能是協(xie)聯關系不正常②機組運行于氣蝕區(qu)。

處理：①人工設定的水(shui)頭(tou)值不等于實際(ji)水(shui)頭(tou)值，使插值得到(dao)的協聯關系(xi)不正確，應人工設定正確水(shui)頭(tou)值②避開氣蝕區運(yun)行工況。