一、水輪機調速器的作用是什么

水(shui)輪機(ji)調(diao)(diao)速器作(zuo)為水(shui)輪機(ji)的(de)重要(yao)構成部分(fen)，也是實現對水(shui)輪機(ji)進行調(diao)(diao)節的(de)關(guan)鍵部分(fen)。為保(bao)證(zheng)水(shui)輪機(ji)的(de)正常運轉，并(bing)據(ju)此(ci)保(bao)障水(shui)電站的(de)正常、穩定運行，水(shui)輪機(ji)調(diao)(diao)速器一般具備(bei)兩種(zhong)作(zuo)用(yong)：并(bing)網作(zuo)用(yong)和調(diao)(diao)節作(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(yun)轉(zhuan)過(guo)程中(zhong)，工作人員通(tong)過(guo)電腦向(xiang)水(shui)(shui)輪(lun)機(ji)下達(da)運(yun)轉(zhuan)狀態(tai)調(diao)整指令，隨后(hou)水(shui)(shui)輪(lun)機(ji)調(diao)速器具備的(de)(de)并網功能可依據相關指令，對水(shui)(shui)輪(lun)機(ji)的(de)(de)運(yun)轉(zhuan)狀態(tai)進行自動調(diao)整，有利于保障水(shui)(shui)輪(lun)機(ji)的(de)(de)穩定運(yun)轉(zhuan)。

2、調(diao)(diao)節(jie)(jie)作(zuo)用(yong)作(zuo)為(wei)水(shui)(shui)(shui)輪(lun)(lun)(lun)機調(diao)(diao)速(su)(su)器(qi)的(de)主要功(gong)(gong)能，也是體現水(shui)(shui)(shui)輪(lun)(lun)(lun)機調(diao)(diao)速(su)(su)器(qi)價(jia)值的(de)功(gong)(gong)能，其(qi)的(de)作(zuo)用(yong)是對水(shui)(shui)(shui)輪(lun)(lun)(lun)機運(yun)轉速(su)(su)度、水(shui)(shui)(shui)流量、功(gong)(gong)率(lv)等進(jin)行(xing)調(diao)(diao)節(jie)(jie)。即在水(shui)(shui)(shui)輪(lun)(lun)(lun)機運(yun)轉過程中，工(gong)作(zuo)人(ren)員可(ke)依據需(xu)求，利(li)用(yong)調(diao)(diao)速(su)(su)器(qi)所具(ju)備的(de)調(diao)(diao)節(jie)(jie)功(gong)(gong)能，將水(shui)(shui)(shui)輪(lun)(lun)(lun)機的(de)轉速(su)(su)、功(gong)(gong)率(lv)、水(shui)(shui)(shui)流量等調(diao)(diao)節(jie)(jie)至恰當的(de)數值，以(yi)此(ci)保(bao)證水(shui)(shui)(shui)輪(lun)(lun)(lun)機運(yun)轉的(de)安(an)全(quan)性和穩定(ding)性，進(jin)而為(wei)水(shui)(shui)(shui)電站(zhan)的(de)安(an)全(quan)、穩定(ding)運(yun)行(xing)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

其現象分為以下三種情況：

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

原(yuan)因：機(ji)組手動空載(zai)頻率擾動大，調速器(qi)參數整定不當。

處理：進一步調整PID調節(jie)參數（bt、Td、Tn或Kp、Ki、Kd）和調整接力器反應時間(jian)常(chang)數Ty，盡量(liang)減小機組(zu)自(zi)動空載頻率擺動值。

（2）機組手動(dong)空載頻率擺(bai)動(dong)0.3~0.4HZ，自動(dong)空載頻率擺(bai)動(dong)達0.3~0.6HZ，且調整PID調節數(shu)bt、Td、Tn或Kp、Ki、Kd無明顯效(xiao)果

原因：接力器(qi)反應時間常(chang)數(shu)Ty值(zhi)過(guo)大或過(guo)小。

處理：調(diao)整電液（機械）隨動系統放大(da)系數，從而減小或加大(da)接力(li)器(qi)反應時間(jian)常數Ty，當(dang)調(diao)節過(guo)程接力(li)器(qi)高頻抽動，則Ty過(guo)小，當(dang)接力(li)器(qi)動作遲(chi)緩(huan)且過(guo)調(diao)，則Ty過(guo)大(da)。

（3）機(ji)組手(shou)動空載(zai)頻率擺(bai)動0.2~0.3HZ，自動空載(zai)頻率擺(bai)動大于等(deng)于上(shang)述數(shu)(shu)值，調PID參數(shu)(shu)無明顯改(gai)善

原因：接力(li)器(qi)至導(dao)水(shui)(shui)機構和/或導(dao)水(shui)(shui)機構機械(xie)/電氣反饋有過大的死區。

處(chu)(chu)理：處(chu)(chu)理機械液壓系統和減小反(fan)饋(kui)機構死區。

2、機組并網運行接力器開度自行減小

機組并網自動運行時，出現導葉接力器(qi)開度(du)自行減(jian)少（又稱“溜負荷(he)”），其(qi)現象分為以下四(si)種情況：

（1）接力器(qi)開度（機組所帶負荷）與(yu)電(dian)網頻率的關(guan)系正常，調(diao)速(su)器(qi)由開度/功率調(diao)節模式(shi)自動切(qie)至頻率調(diao)節模式(shi)工作

原因：電(dian)網頻率(lv)升高，調速(su)器按靜態特性（bp）減小(xiao)負荷。

處理：如果(guo)被控(kong)機組并(bing)入(ru)大電(dian)網運(yun)行(xing)，且(qie)不起電(dian)網調頻作用，可(ke)取較大的bp值(zhi)，并(bing)使調速(su)器在開度(du)模式或功(gong)率(lv)模式下工作。

（2）由三個因素構成①YPID在較(jiao)大位(wei)置②電(dian)液轉換(huan)器平衡電(dian)流（電(dian)壓）在開啟(qi)方向③導葉向關閉方向運動

原因(yin)：電液(ye)轉換器(qi)卡阻于關(guan)閉側(ce)。

處理(li)：檢(jian)查(cha)并處理(li)電液轉換器(qi)(qi)①切(qie)換并清洗濾油(you)器(qi)(qi)②檢(jian)查(cha)電液轉換器(qi)(qi)并排除卡阻現象(xiang)。

（3）由三個因素構成①YPID與導葉實際開度Yg一致②機組所帶負荷(he)在空(kong)載附近③機組二(er)次(ci)回路電源消失或切換

原因：機組(zu)油開(kai)關誤動(dong)作(zuo)。

處理：檢查送入微機調(diao)速器的機組(zu)油開(kai)(kai)關輔助接點，保證(zheng)機組(zu)二次回路電源不(bu)間斷。有的微機調(diao)速器在機組(zu)油開(kai)(kai)關斷開(kai)(kai)時，即(ji)將(jiang)電氣開(kai)(kai)限以一定速度減至(zhi)空載，或者立刻將(jiang)其關至(zhi)空載位(wei)置(zhi)。

（4）由三個因素構成(cheng)①YPID與導葉(xie)實際開(kai)度(du)反(fan)饋指示表基本一致②導葉(xie)實際開(kai)度(du)明顯小于(yu)YPID③調速器發(fa)出“導葉(xie)故(gu)障”信號(hao)

原因(yin)：導葉行程電氣(qi)反饋移(yi)位。

處理：將調速器(qi)切至(zhi)手(shou)動運行，檢查導葉接力(li)器(qi)位(wei)移，調整(zheng)并可靠固定開度變(bian)送器(qi)鎖緊定位(wei)螺釘。

3、導葉接力器呈現跳躍式運動或抖動現象

調(diao)速器接力器抖動(dong)現(xian)象(xiang)分為以下四種情況：

（1）由兩個因素構成①調速器(qi)外部功率較大的電(dian)氣設(she)備啟動/停止②調速器(qi)外部直流(liu)繼(ji)電(dian)器(qi)或電(dian)磁鐵動作/斷開(kai)

原(yuan)因：機頻與(yu)接(jie)力器(qi)出現(xian)抖動調速器(qi)受外部(bu)干擾。

處(chu)理：①檢查并妥善處(chu)理微(wei)機調(diao)速器(qi)的機柜和微(wei)機調(diao)節器(qi)殼(ke)體的接地。

②外(wai)部直流繼電器或電磁鐵(tie)線圈加裝(zhuang)反向并接（續流）二(er)極管；接點兩端并接阻容吸收(shou)器件(jian)（100Ω電阻與(yu)630V，0.1μF電容器串(chuan)聯）。

（2）開機(ji)過程(cheng)中，機(ji)組(zu)轉(zhuan)速(su)未達(da)到額(e)定轉(zhuan)速(su)，殘壓過低；或機(ji)組(zu)空載，未投入勵磁；機(ji)組(zu)大修后第一次開機(ji)，殘壓過低，機(ji)頻信(xin)號出現(xian)跳動(dong)，接力器(qi)跟隨抖(dou)動(dong)

原因：機組頻率(lv)信(xin)號(hao)源受干擾。

處理：機(ji)組頻(pin)率(lv)信(xin)號(hao)(hao)（殘(can)壓信(xin)號(hao)(hao)和/或(huo)齒(chi)盤信(xin)號(hao)(hao)）均應采用各自的帶屏蔽的雙絞線(xian)接至微機(ji)調速器(qi)，屏蔽層應可靠(kao)(kao)地(di)在(zai)一點(dian)接地(di)。頻(pin)率(lv)信(xin)號(hao)(hao)線(xian)不(bu)要(yao)與強(qiang)動(dong)力電源線(xian)或(huo)脈沖信(xin)號(hao)(hao)線(xian)平行、靠(kao)(kao)近布置(zhi)。

（3）抖動(dong)現象無明(ming)顯(xian)規律，似乎與機組運行振動(dong)區、運行人員操作有一(yi)定聯系

原因(yin)：接線松動、接觸不良。

處理：檢(jian)查微(wei)機(ji)(ji)調(diao)速(su)器接(jie)線(xian)端子(zi)、電液轉換器等(deng)電/機(ji)(ji)轉換裝置(zhi)、導葉接(jie)力(li)器變送器、機(ji)(ji)組功(gong)率變送器、水頭變送器及調(diao)速(su)器內部接(jie)線(xian)的連接(jie)情況，并加以相(xiang)應(ying)的處理。

（4）調節器(qi)輸出作較大幅(fu)度變動時主配壓閥(fa)跳動、油(you)管抖動、接力器(qi)運動出現過頭現象

原因(yin)：導(dao)葉(xie)接(jie)力(li)器反應時(shi)間(jian)常(chang)數Ty值偏小(xiao)。

處(chu)理：減小電液（機(ji)械）隨(sui)動系統的(de)放大系數，從而(er)使(shi)接力器(qi)反應時間常數Ty取較大數值。

4、運行中調節模式自動切換

調節(jie)模式自動切(qie)換現(xian)象分為(wei)以下(xia)兩種情況：

（1）機組并網運行調速器(qi)在功率調節模式下(xia)工(gong)作(zuo)，自(zi)動切換(huan)至開度調節模式下(xia)工(gong)作(zuo)

原因：機組功率變送器有故障(zhang)或斷線。

處理：檢查(cha)切換后(hou)的(de)開度(du)調(diao)節模式(shi)下的(de)微機(ji)調(diao)速器讀入(ru)的(de)機(ji)組功(gong)率值，若與機(ji)組實際功(gong)率有較(jiao)大(da)差別，與導葉實際開度(du)不相適應，則可確認為(wei)機(ji)組功(gong)率變送器有故(gu)障(zhang)或(huo)斷線，應檢查(cha)并排除其故(gu)障(zhang)。

（2）機組并網(wang)運行調(diao)(diao)速(su)器在(zai)功率調(diao)(diao)節或開度調(diao)(diao)節模(mo)式(shi)下工作(zuo)，自(zi)動切換(huan)至頻率調(diao)(diao)節模(mo)式(shi)工作(zuo)。

原因：電網頻(pin)率變(bian)化過大或測(ce)頻(pin)環節有故障。

處(chu)理：機(ji)組(zu)并(bing)入(ru)小(xiao)電(dian)網(wang)或帶孤立(li)負荷，這種(zhong)切換是(shi)合理的，若(ruo)電(dian)網(wang)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)變(bian)化(hua)過大，不必(bi)強(qiang)行切換至(zhi)功(gong)率(lv)(lv)(lv)調(diao)節或開度(du)調(diao)節模(mo)式下(xia)工作。機(ji)組(zu)并(bing)入(ru)大電(dian)網(wang)，若(ruo)電(dian)網(wang)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)十(shi)分穩定(ding)，則這種(zhong)切換應(ying)足夠重視，應(ying)觀察(cha)電(dian)網(wang)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)變(bian)化(hua)情況，并(bing)檢查(cha)微機(ji)調(diao)速器的頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)測量及顯示結果。可將其切換至(zhi)開度(du)調(diao)節/功(gong)率(lv)(lv)(lv)調(diao)節模(mo)式工作，觀察(cha)一段時間，以確認(ren)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)測量環節的工作是(shi)否(fou)正(zheng)常。

5、甩負荷過程中出現的不正常現象

其(qi)現象(xiang)分為以下六種情況：

（1）甩100%負荷過程中(zhong)，導葉接力(li)器(qi)關(guan)閉到最小開度(du)后，開啟過于遲緩，或重(zhong)啟過快，使調節時間過長。

原(yuan)因(yin)：PID調節程序中負限(xian)幅整定(ding)不當。

處(chu)理：合理設定負限(xian)幅值。

（2）甩>75%額定負荷過程中的水壓上(shang)升(sheng)值過大

原(yuan)因：導葉接力器關閉時間過短。

處(chu)理：檢查是否(fou)接力器(qi)最短(duan)關閉(bi)時間過短(duan)，若是，按調節保證計算(suan)，加長導葉接力器(qi)關閉(bi)時間值。

（3）甩>75%額(e)定負荷過(guo)程中的機(ji)組(zu)轉速上(shang)升值過(guo)大

原(yuan)因(yin)：導(dao)葉接力器關閉時(shi)間過(guo)長。

處理：檢查(cha)是否接力(li)器(qi)最短關閉時間過長，若是，按調節保證計(ji)算，縮短導葉接力(li)器(qi)關閉時間。

（4）甩>75%額定(ding)負荷(he)過(guo)程(cheng)中的水壓上升和/或機(ji)組轉速(su)上升值過(guo)大

原因：兩段(duan)關閉特性不合要求(qiu)。

處理：按調節保(bao)證計算，調整兩段關機(ji)速(su)度(du)及(ji)拐(guai)點(dian)，或重(zhong)新進(jin)行(xing)過(guo)渡(du)過(guo)程(cheng)仿真計算，尋求合理的兩段關閉速(su)度(du)及(ji)拐(guai)點(dian)，重(zhong)新進(jin)行(xing)整定(ding)。

（5）甩>25%額定負荷(he)時，導葉(xie)接(jie)力器的不動(dong)時間過長

原因：調速器轉速死區(qu)ix偏(pian)大。

處理(li)：①檢(jian)查并減小(xiao)機(ji)械(xie)液壓(ya)系統(tong)死區。

②適當(dang)增大(da)綜合(he)放大(da)系數。

③適當加大Tn或KD值。

（6）機(ji)組油開(kai)關未動作，仍在“合上”位置，但送給調(diao)速(su)器的機(ji)組油開(kai)關接(jie)點斷開(kai)，導致甩負(fu)荷或減負(fu)荷

原因(yin)：機組油開關接點誤動作（斷開）。

處(chu)理(li)：①完(wan)善機組二次(ci)回路電(dian)源接線(xian)，防止機組油開關輔助繼電(dian)器(qi)誤(wu)動(dong)作。

②微機調速器(qi)程序中對油(you)開關輔助接點進行斷開延(yan)時處理（但應慎重）。

6、與水頭有關的故障現象

水頭有關的故障(zhang)現象分為以下三種情況：

（1）開(kai)機(ji)過程中，機(ji)組頻率到不了額定頻率50Hz

原因：空載開度運行值偏(pian)小。

處理：①人工(gong)(gong)設(she)定(ding)(ding)的(de)水(shui)頭值高于(yu)實際水(shui)頭值，使查表插值得(de)到的(de)空(kong)載(zai)開度值小(xiao)于(yu)應有(you)的(de)空(kong)載(zai)開度，需人工(gong)(gong)設(she)定(ding)(ding)正確水(shui)頭值。

②程序(xu)中的(de)設定的(de)空載開(kai)度值偏(pian)小，應根據水電站實際空載開(kai)度修(xiu)正(zheng)。

（2）導(dao)葉(xie)接力器增大不(bu)到合理(li)的最大開度

原因：①電氣開(kai)限增(zeng)大不(bu)到應有的最大值(zhi)②導葉反饋調(diao)整偏大。

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(cha)值(zhi)(zhi)得到(dao)的(de)電氣(qi)開限(xian)最大值(zhi)(zhi)偏(pian)小，應(ying)人工設定(ding)正(zheng)確水頭值(zhi)(zhi)。

②程序(xu)中(zhong)的電氣(qi)開(kai)度限制最大值的節點(dian)值小于應(ying)有的值，應(ying)修正上述節點(dian)值。

③導葉反饋調整偏大。

（3）機(ji)組效率降低，運行(xing)中振動偏(pian)大(da)

原因：①雙調(diao)整調(diao)速器(qi)可能是協聯(lian)關系不正常②機組運行于氣(qi)蝕區。

處理：①人工(gong)(gong)設定(ding)的(de)水頭(tou)值(zhi)不等于實際水頭(tou)值(zhi)，使插值(zhi)得到的(de)協聯關系不正(zheng)確，應人工(gong)(gong)設定(ding)正(zheng)確水頭(tou)值(zhi)②避開氣(qi)蝕區運(yun)行(xing)工(gong)(gong)況。