一、水輪機調速器的作用是什么

水(shui)(shui)(shui)輪(lun)(lun)機調(diao)速(su)器(qi)作為水(shui)(shui)(shui)輪(lun)(lun)機的重要構(gou)成部分(fen)，也是實(shi)現對水(shui)(shui)(shui)輪(lun)(lun)機進行調(diao)節(jie)的關鍵(jian)部分(fen)。為保證水(shui)(shui)(shui)輪(lun)(lun)機的正(zheng)常(chang)運轉(zhuan)，并據此保障水(shui)(shui)(shui)電站的正(zheng)常(chang)、穩定(ding)運行，水(shui)(shui)(shui)輪(lun)(lun)機調(diao)速(su)器(qi)一般具備兩種(zhong)作用(yong)：并網(wang)作用(yong)和(he)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。在水輪機正常(chang)運轉過(guo)程中，工(gong)作人(ren)員通過(guo)電腦(nao)向水(shui)輪(lun)機(ji)下達運轉狀態調(diao)整指令(ling)，隨(sui)后(hou)水(shui)輪(lun)機(ji)調(diao)速(su)器具備(bei)的(de)并網(wang)功(gong)能可依據相(xiang)關指令(ling)，對水(shui)輪(lun)機(ji)的(de)運轉狀態進行(xing)自動調(diao)整，有(you)利于(yu)保(bao)障(zhang)水(shui)輪(lun)機(ji)的(de)穩定運轉。

2、調(diao)(diao)節作用作為水(shui)輪(lun)(lun)機(ji)調(diao)(diao)速器的(de)(de)主要功(gong)能(neng)，也(ye)是體現水(shui)輪(lun)(lun)機(ji)調(diao)(diao)速器價值的(de)(de)功(gong)能(neng)，其的(de)(de)作用是對水(shui)輪(lun)(lun)機(ji)運轉(zhuan)(zhuan)速度、水(shui)流量、功(gong)率等(deng)進行調(diao)(diao)節。即在水(shui)輪(lun)(lun)機(ji)運轉(zhuan)(zhuan)過程中(zhong)，工(gong)作人員可(ke)依據需求，利(li)用調(diao)(diao)速器所具備的(de)(de)調(diao)(diao)節功(gong)能(neng)，將(jiang)水(shui)輪(lun)(lun)機(ji)的(de)(de)轉(zhuan)(zhuan)速、功(gong)率、水(shui)流量等(deng)調(diao)(diao)節至恰當的(de)(de)數值，以此保證水(shui)輪(lun)(lun)機(ji)運轉(zhuan)(zhuan)的(de)(de)安(an)全性(xing)和穩(wen)定(ding)性(xing)，進而為水(shui)電站的(de)(de)安(an)全、穩(wen)定(ding)運行提供(gong)保障(zhang)。

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(xiang)分為以下三種(zhong)情況(kuang)：

（1）機組(zu)手動(dong)空載頻(pin)率擺動(dong)達0.5~1.0HZ，自動(dong)空載頻(pin)率擺動(dong)為(wei)0.3~0.6HZ

原(yuan)因：機組(zu)手動空載頻率擾動大，調速器參(can)數整定不當。

處(chu)理：進一步調(diao)(diao)整(zheng)PID調(diao)(diao)節參數(shu)（bt、Td、Tn或Kp、Ki、Kd）和調(diao)(diao)整(zheng)接力器反應時間常數(shu)Ty，盡量減小機組自動空載頻率擺動值。

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

原因：接(jie)力器(qi)反(fan)應時間常數Ty值過大或過小(xiao)。

處(chu)理：調(diao)整電液（機械）隨(sui)動系(xi)統放(fang)大系(xi)數(shu)，從而減(jian)小或加大接(jie)力器反(fan)應(ying)時間(jian)常(chang)數(shu)Ty，當調(diao)節過(guo)程接(jie)力器高頻(pin)抽動，則Ty過(guo)小，當接(jie)力器動作遲緩且過(guo)調(diao)，則Ty過(guo)大。

（3）機(ji)組手(shou)動(dong)(dong)空(kong)載頻率擺動(dong)(dong)0.2~0.3HZ，自動(dong)(dong)空(kong)載頻率擺動(dong)(dong)大于(yu)等于(yu)上述數(shu)值，調PID參數(shu)無明顯改(gai)善(shan)

原因：接力器至導水機構(gou)和/或導水機構(gou)機械/電(dian)氣反饋(kui)有過大的死區(qu)。

處理(li)：處理(li)機械液(ye)壓系統和減小反(fan)饋機構死區(qu)。

2、機組并網運行接力器開度自行減小

機組并(bing)網自動運行時，出現導葉接力器(qi)開度自行減少（又稱“溜(liu)負(fu)荷(he)”），其現象分為以下四種情況(kuang)：

（1）接力器(qi)開(kai)度（機組所帶負荷）與電網頻率(lv)的關系正常，調速器(qi)由開(kai)度/功率(lv)調節(jie)模式自動(dong)切至頻率(lv)調節(jie)模式工作

原因(yin)：電網(wang)頻率升高(gao)，調速器按靜態特性(xing)（bp）減(jian)小負荷。

處(chu)理：如果被控機組并(bing)入(ru)大電(dian)網(wang)運行(xing)，且不(bu)起電(dian)網(wang)調頻作(zuo)用，可(ke)取較(jiao)大的(de)bp值，并(bing)使調速器在(zai)開度模式或功率模式下工(gong)作(zuo)。

（2）由(you)三個因素(su)構成(cheng)①YPID在較大位置②電(dian)液轉換(huan)器平衡電(dian)流（電(dian)壓）在開啟方向(xiang)(xiang)③導(dao)葉向(xiang)(xiang)關閉方向(xiang)(xiang)運動

原因：電液轉換器卡阻(zu)于(yu)關(guan)閉(bi)側。

處(chu)理(li)(li)：檢查并處(chu)理(li)(li)電液轉換器①切(qie)換并清洗濾油器②檢查電液轉換器并排除卡阻現象。

（3）由三(san)個因素構成(cheng)①YPID與導(dao)葉實(shi)際(ji)開度(du)Yg一致②機組所帶(dai)負荷在(zai)空載附(fu)近③機組二次(ci)回路電源消失或(huo)切(qie)換

原因(yin)：機組油開關誤動作。

處(chu)理：檢(jian)查送入微(wei)機(ji)調速(su)器的機(ji)組油開(kai)(kai)關輔助(zhu)接點，保證機(ji)組二次(ci)回(hui)路電源(yuan)不間斷(duan)。有的微(wei)機(ji)調速(su)器在(zai)機(ji)組油開(kai)(kai)關斷(duan)開(kai)(kai)時，即(ji)將電氣開(kai)(kai)限以(yi)一定(ding)速(su)度減至空(kong)(kong)載(zai)(zai)，或者立(li)刻將其關至空(kong)(kong)載(zai)(zai)位置。

（4）由三個因素(su)構(gou)成(cheng)①YPID與(yu)導葉(xie)實際(ji)開(kai)(kai)度(du)反饋指示表基(ji)本一致②導葉(xie)實際(ji)開(kai)(kai)度(du)明顯小于(yu)YPID③調速器發出“導葉(xie)故障(zhang)”信(xin)號

原因(yin)：導葉行程電氣反饋移位(wei)。

處理：將調速器切至手動運行，檢查導葉接力器位移，調整并可靠固定開度變(bian)送器鎖(suo)緊(jin)定位螺釘。

3、導葉接力器呈現跳躍式運動或抖動現象

調(diao)速器接力器抖動現象分為(wei)以(yi)下(xia)四種情(qing)況：

（1）由兩(liang)個(ge)因素構成①調(diao)速(su)器外(wai)部功(gong)率較大的電氣設備啟(qi)動/停止(zhi)②調(diao)速(su)器外(wai)部直流繼(ji)電器或電磁鐵動作/斷開(kai)

原因：機頻與接力器出現抖動調速器受外部干(gan)擾。

處理：①檢查并妥善處理微機調速(su)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(tie)線圈加裝反向(xiang)并接（續流）二極(ji)管；接點兩端并接阻容吸(xi)收器(qi)件（100Ω電(dian)阻與630V，0.1μF電(dian)容器(qi)串(chuan)聯）。

（2）開機過(guo)程中，機組轉速未達到額定(ding)轉速，殘壓過(guo)低；或機組空載(zai)，未投入勵磁；機組大修后第(di)一次開機，殘壓過(guo)低，機頻信號出現(xian)跳(tiao)動，接(jie)力器跟隨抖動

原因：機組頻率(lv)信號源受干擾。

處理：機組頻率(lv)信(xin)號(hao)(hao)（殘壓信(xin)號(hao)(hao)和(he)/或(huo)齒(chi)盤信(xin)號(hao)(hao)）均應采用各自的帶屏蔽的雙絞(jiao)線(xian)(xian)接(jie)至微(wei)機調速器，屏蔽層應可靠地(di)在一(yi)點接(jie)地(di)。頻率(lv)信(xin)號(hao)(hao)線(xian)(xian)不要與強動力電(dian)源線(xian)(xian)或(huo)脈(mo)沖信(xin)號(hao)(hao)線(xian)(xian)平行、靠近(jin)布置。

（3）抖動(dong)(dong)現(xian)象無明顯(xian)規(gui)律，似乎與(yu)機組運行振動(dong)(dong)區、運行人員操作有一定聯系

原因：接線松(song)動、接觸不良。

處理：檢查微機調速器(qi)(qi)(qi)接線端子、電液(ye)轉換器(qi)(qi)(qi)等電/機轉換裝置(zhi)、導(dao)葉接力器(qi)(qi)(qi)變送(song)器(qi)(qi)(qi)、機組功(gong)率(lv)變送(song)器(qi)(qi)(qi)、水頭(tou)變送(song)器(qi)(qi)(qi)及調速器(qi)(qi)(qi)內(nei)部接線的連接情況，并(bing)加以相應的處理。

（4）調節器輸出作較大幅度變動時主配壓閥跳動、油管抖動、接力器運(yun)動出現過頭現象(xiang)

原因：導葉接(jie)力(li)器反應時(shi)間常數Ty值偏小(xiao)。

處理：減(jian)小電液（機械(xie)）隨(sui)動系統的放大(da)系數(shu)，從而使接力器(qi)反應(ying)時間常數(shu)Ty取較大(da)數(shu)值。

4、運行中調節模式自動切換

調節模(mo)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率調節模(mo)式(shi)下工(gong)作，自(zi)動(dong)切換至開度調節模(mo)式(shi)下工(gong)作

原因(yin)：機組功率變送器有(you)故障(zhang)或斷線。

處理：檢查(cha)切(qie)換后的開(kai)(kai)度(du)調節模(mo)式下(xia)的微機(ji)調速器讀入的機(ji)組功率(lv)值，若與(yu)機(ji)組實際(ji)功率(lv)有(you)較大差別，與(yu)導葉實際(ji)開(kai)(kai)度(du)不相適應(ying)，則可確(que)認為機(ji)組功率(lv)變送器有(you)故障(zhang)或斷線(xian)，應(ying)檢查(cha)并排除其(qi)故障(zhang)。

（2）機組并網(wang)運行調速器(qi)在功(gong)率調節或開度調節模(mo)式下(xia)工作，自動(dong)切(qie)換至頻率調節模(mo)式工作。

原因：電網頻率(lv)變化過大(da)或測頻環節有故障。

處理：機組并入小(xiao)電(dian)網(wang)(wang)(wang)或(huo)帶孤(gu)立(li)負(fu)荷(he)，這種(zhong)切換(huan)(huan)是合理的(de)(de)，若(ruo)電(dian)網(wang)(wang)(wang)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)變化(hua)過大，不必強行(xing)切換(huan)(huan)至功率(lv)(lv)(lv)調(diao)節(jie)或(huo)開(kai)度(du)調(diao)節(jie)模式下(xia)工(gong)作。機組并入大電(dian)網(wang)(wang)(wang)，若(ruo)電(dian)網(wang)(wang)(wang)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)十分穩(wen)定(ding)，則這種(zhong)切換(huan)(huan)應足(zu)夠重(zhong)視，應觀(guan)察(cha)電(dian)網(wang)(wang)(wang)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)變化(hua)情況，并檢查微(wei)機調(diao)速器的(de)(de)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)測量及顯示結果。可將其切換(huan)(huan)至開(kai)度(du)調(diao)節(jie)/功率(lv)(lv)(lv)調(diao)節(jie)模式工(gong)作，觀(guan)察(cha)一段時間(jian)，以確(que)認(ren)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)測量環節(jie)的(de)(de)工(gong)作是否正常。

5、甩負荷過程中出現的不正常現象

其現象(xiang)分(fen)為以下六種(zhong)情(qing)況：

（1）甩100%負荷過(guo)(guo)程中(zhong)，導葉接力(li)器關閉到最小開度后，開啟過(guo)(guo)于遲緩(huan)，或(huo)重啟過(guo)(guo)快，使調(diao)節時間過(guo)(guo)長。

原因(yin)：PID調節程序中負(fu)限幅整定不當。

處理：合理設定(ding)負限幅值。

（2）甩>75%額(e)定負荷過程中的水(shui)壓(ya)上升值過大

原因：導葉(xie)接力(li)器關閉時間過短。

處理：檢查是(shi)否接(jie)力(li)器(qi)最短(duan)關閉時間(jian)過短(duan)，若是(shi)，按調節(jie)保(bao)證計(ji)算，加長導葉接(jie)力(li)器(qi)關閉時間(jian)值。

（3）甩>75%額定(ding)負荷(he)過程中的機組(zu)轉速上升值過大

原因(yin)：導葉接力器關閉時間(jian)過長。

處理：檢查是否接(jie)力器(qi)最短(duan)關閉時間過(guo)長(chang)，若是，按調節保(bao)證計算，縮短(duan)導葉接(jie)力器(qi)關閉時間。

（4）甩>75%額(e)定負荷過程中的水壓(ya)上升和/或機組轉速上升值過大

原因：兩段關(guan)閉(bi)特性不合要求。

處(chu)理(li)：按(an)調節保(bao)證計算，調整兩(liang)段關機速(su)度及拐點，或重新進(jin)行過渡過程(cheng)仿(fang)真計算，尋求合理(li)的兩(liang)段關閉速(su)度及拐點，重新進(jin)行整定。

（5）甩>25%額定負荷時(shi)，導葉接力器的(de)不動時(shi)間過(guo)長

原因(yin)：調速(su)器轉速(su)死區ix偏(pian)大。

處理：①檢查(cha)并減小機械液壓系統死區。

②適當增(zeng)大綜(zong)合(he)放大系數。

③適當加大Tn或(huo)KD值。

（6）機組(zu)油(you)開關未動作，仍(reng)在“合上”位置，但送給調速器(qi)的機組(zu)油(you)開關接點斷(duan)開，導(dao)致甩負荷或(huo)減負荷

原(yuan)因：機組油開(kai)關接點誤(wu)動作（斷開(kai)）。

處(chu)理：①完善機組二次回(hui)路電源接線(xian)，防止機組油開關輔助(zhu)繼(ji)電器誤動作。

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

6、與水頭有關的故障現象

水(shui)頭有關(guan)的故(gu)障現(xian)象分為以下三種情況：

（1）開(kai)機過程中(zhong)，機組頻率到不(bu)了(le)額定頻率50Hz

原因：空載開度運(yun)行值偏(pian)小。

處理(li)：①人工(gong)設(she)定(ding)的(de)水頭(tou)值(zhi)(zhi)(zhi)高于(yu)實(shi)際水頭(tou)值(zhi)(zhi)(zhi)，使查(cha)表插值(zhi)(zhi)(zhi)得(de)到的(de)空載開度(du)值(zhi)(zhi)(zhi)小(xiao)于(yu)應有的(de)空載開度(du)，需(xu)人工(gong)設(she)定(ding)正確水頭(tou)值(zhi)(zhi)(zhi)。

②程序(xu)中的設定(ding)的空載(zai)開度(du)值偏小，應根(gen)據水(shui)電站實(shi)際空載(zai)開度(du)修正(zheng)。

（2）導葉接力器增大不(bu)到(dao)合理的最大開度

原因：①電氣(qi)開限(xian)增大不到應有的最大值(zhi)②導葉反饋(kui)調(diao)整偏大。

處理：①人工(gong)設定的水(shui)頭值高于實際水(shui)頭值，使查(cha)表插(cha)值得到的電氣開限最大值偏(pian)小，應人工(gong)設定正(zheng)確(que)水(shui)頭值。

②程(cheng)序中的(de)電氣開度限制最大值的(de)節(jie)點值小于應有(you)的(de)值，應修(xiu)正上述節(jie)點值。

③導葉反饋(kui)調整偏大。

（3）機組效率降低，運行中振動偏大

原因：①雙調(diao)整調(diao)速器可能是協聯關系不正常②機(ji)組運行(xing)于氣蝕區。

處理：①人工(gong)(gong)設定的水(shui)頭值(zhi)(zhi)不(bu)(bu)等(deng)于實際(ji)水(shui)頭值(zhi)(zhi)，使插值(zhi)(zhi)得到(dao)的協(xie)聯關系不(bu)(bu)正(zheng)確(que)，應人工(gong)(gong)設定正(zheng)確(que)水(shui)頭值(zhi)(zhi)②避開(kai)氣蝕區運行工(gong)(gong)況。