一、水輪機調速器的作用是什么

水(shui)輪(lun)機(ji)(ji)調(diao)速器(qi)作為(wei)水(shui)輪(lun)機(ji)(ji)的(de)重要構成部分，也(ye)是實(shi)現對水(shui)輪(lun)機(ji)(ji)進行調(diao)節(jie)的(de)關鍵部分。為(wei)保證水(shui)輪(lun)機(ji)(ji)的(de)正常(chang)(chang)運轉，并據(ju)此保障(zhang)水(shui)電(dian)站的(de)正常(chang)(chang)、穩定運行，水(shui)輪(lun)機(ji)(ji)調(diao)速器(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(chang)運轉(zhuan)(zhuan)過程中，工作人員通過電(dian)腦向(xiang)水(shui)輪(lun)(lun)機(ji)下達運轉(zhuan)(zhuan)狀態調整(zheng)指(zhi)令，隨后水(shui)輪(lun)(lun)機(ji)調速(su)器具(ju)備的(de)并網功能(neng)可依據(ju)相關指(zhi)令，對水(shui)輪(lun)(lun)機(ji)的(de)運轉(zhuan)(zhuan)狀態進(jin)行(xing)自(zi)動調整(zheng)，有利(li)于保障水(shui)輪(lun)(lun)機(ji)的(de)穩定運轉(zhuan)(zhuan)。

2、調(diao)節作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)作(zuo)(zuo)為(wei)水(shui)(shui)輪機調(diao)速器的(de)(de)(de)主要功(gong)(gong)能，也(ye)是體現(xian)水(shui)(shui)輪機調(diao)速器價值的(de)(de)(de)功(gong)(gong)能，其的(de)(de)(de)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)是對水(shui)(shui)輪機運(yun)轉(zhuan)速度(du)、水(shui)(shui)流(liu)(liu)量、功(gong)(gong)率等進行調(diao)節。即在水(shui)(shui)輪機運(yun)轉(zhuan)過程中，工作(zuo)(zuo)人員可(ke)依(yi)據需求，利用(yong)(yong)調(diao)速器所具備的(de)(de)(de)調(diao)節功(gong)(gong)能，將水(shui)(shui)輪機的(de)(de)(de)轉(zhuan)速、功(gong)(gong)率、水(shui)(shui)流(liu)(liu)量等調(diao)節至恰當的(de)(de)(de)數值，以此保證(zheng)水(shui)(shui)輪機運(yun)轉(zhuan)的(de)(de)(de)安全性(xing)和穩定性(xing)，進而為(wei)水(shui)(shui)電站的(de)(de)(de)安全、穩定運(yun)行提供保障(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

其現象分為(wei)以下三種(zhong)情況：

（1）機組(zu)手動(dong)空載(zai)頻(pin)(pin)率擺(bai)動(dong)達0.5~1.0HZ，自動(dong)空載(zai)頻(pin)(pin)率擺(bai)動(dong)為(wei)0.3~0.6HZ

原因(yin)：機組(zu)手動空載頻率擾(rao)動大(da)，調速(su)器參(can)數整(zheng)定不當(dang)。

處理(li)：進一步調(diao)(diao)整(zheng)(zheng)PID調(diao)(diao)節參數（bt、Td、Tn或Kp、Ki、Kd）和(he)調(diao)(diao)整(zheng)(zheng)接力器反應時(shi)間常數Ty，盡量減小機(ji)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(diao)整PID調(diao)節數bt、Td、Tn或Kp、Ki、Kd無明顯效果

原因：接力器反應時間(jian)常數(shu)Ty值過(guo)大或過(guo)小。

處理：調(diao)(diao)整電(dian)液（機械）隨(sui)動(dong)系統放大系數，從而減小或(huo)加大接(jie)力器反應(ying)時間常數Ty，當(dang)調(diao)(diao)節過程接(jie)力器高(gao)頻抽動(dong)，則Ty過小，當(dang)接(jie)力器動(dong)作(zuo)遲緩且過調(diao)(diao)，則Ty過大。

（3）機組(zu)手動(dong)空載頻(pin)率擺動(dong)0.2~0.3HZ，自(zi)動(dong)空載頻(pin)率擺動(dong)大(da)于等于上述數(shu)值，調PID參數(shu)無明顯改善

原因：接(jie)力器至導水機構(gou)和/或導水機構(gou)機械/電氣反饋有過大(da)的死區。

處理(li)(li)：處理(li)(li)機(ji)械液(ye)壓系統和減(jian)小(xiao)反饋機(ji)構(gou)死(si)區。

2、機組并網運行接力器開度自行減小

機組并(bing)網自動(dong)運行時，出(chu)現導(dao)葉接力器(qi)開度自行減少(shao)（又(you)稱“溜(liu)負荷”），其現象分為以(yi)下四種情(qing)況：

（1）接(jie)力器開(kai)(kai)度(du)(du)（機組所(suo)帶負荷(he)）與電網頻率(lv)(lv)的關(guan)系正常，調(diao)速器由開(kai)(kai)度(du)(du)/功率(lv)(lv)調(diao)節模(mo)式自動(dong)切至(zhi)頻率(lv)(lv)調(diao)節模(mo)式工(gong)作

原(yuan)因(yin)：電網頻率(lv)升高，調速器按靜態特性（bp）減小負荷。

處理：如果(guo)被控機組(zu)并(bing)入大電網(wang)運行，且不起電網(wang)調頻(pin)作(zuo)(zuo)用，可取較大的(de)bp值，并(bing)使(shi)調速器(qi)在開度模式(shi)或功率模式(shi)下(xia)工(gong)作(zuo)(zuo)。

（2）由三(san)個因素構成①YPID在較大位置②電(dian)液(ye)轉(zhuan)換器平衡電(dian)流(liu)（電(dian)壓）在開啟方向③導葉向關閉(bi)方向運(yun)動(dong)

原因：電液轉換器卡阻于關(guan)閉側。

處(chu)理：檢查(cha)并處(chu)理電液轉換(huan)器(qi)①切換(huan)并清洗(xi)濾(lv)油器(qi)②檢查(cha)電液轉換(huan)器(qi)并排除卡阻現象(xiang)。

（3）由三個因(yin)素構成①YPID與導(dao)葉實際開度(du)Yg一致(zhi)②機(ji)組所帶負(fu)荷在(zai)空載附近(jin)③機(ji)組二次回路電源消失或(huo)切換

原因：機組油開關誤動作。

處理(li)：檢查送入微(wei)(wei)機調速(su)器(qi)的機組油(you)開(kai)關輔助接點，保(bao)證機組二次回路電源(yuan)不間斷。有的微(wei)(wei)機調速(su)器(qi)在機組油(you)開(kai)關斷開(kai)時，即(ji)將電氣開(kai)限以一定速(su)度減至(zhi)空載(zai)，或者立刻將其(qi)關至(zhi)空載(zai)位置。

（4）由三個因素構(gou)成(cheng)①YPID與導(dao)葉實際開(kai)(kai)度反饋(kui)指示表基本一致②導(dao)葉實際開(kai)(kai)度明顯小于YPID③調速器發出“導(dao)葉故障(zhang)”信號

原因(yin)：導葉行程電氣反饋(kui)移位。

處理：將(jiang)調速器(qi)切至手動運行，檢查導葉接力器(qi)位移，調整(zheng)并可(ke)靠固定開(kai)度變送器(qi)鎖(suo)緊定位螺釘。

3、導葉接力器呈現跳躍式運動或抖動現象

調速器接力器抖(dou)動現象分為(wei)以下四種(zhong)情(qing)況：

（1）由兩個因素(su)構成①調(diao)速器外部功率(lv)較大的電(dian)氣設備啟動(dong)/停止②調(diao)速器外部直流繼電(dian)器或電(dian)磁鐵動(dong)作/斷開(kai)

原因(yin)：機頻(pin)與接力器出現(xian)抖(dou)動調速器受外部干擾。

處理：①檢查并妥善處理微機調(diao)速器(qi)的機柜(ju)和微機調(diao)節器(qi)殼體的接地(di)。

②外部直(zhi)流(liu)繼電器(qi)(qi)或電磁鐵(tie)線圈加(jia)裝反向(xiang)并接（續(xu)流(liu)）二極管；接點兩(liang)端(duan)并接阻容(rong)吸收器(qi)(qi)件（100Ω電阻與630V，0.1μF電容(rong)器(qi)(qi)串聯）。

（2）開機(ji)過(guo)(guo)程中，機(ji)組(zu)轉速(su)未達到額定轉速(su)，殘壓過(guo)(guo)低；或(huo)機(ji)組(zu)空載，未投(tou)入勵磁；機(ji)組(zu)大修(xiu)后第一次開機(ji)，殘壓過(guo)(guo)低，機(ji)頻信號出現跳動，接(jie)力器跟隨抖動

原因：機組頻率信(xin)號源受(shou)干擾。

處(chu)理：機(ji)組頻率信號(hao)（殘壓信號(hao)和/或(huo)齒盤信號(hao)）均應(ying)采(cai)用各自的帶屏蔽的雙絞(jiao)線接(jie)至微機(ji)調速器，屏蔽層應(ying)可靠地在一點接(jie)地。頻率信號(hao)線不要與強動(dong)力電(dian)源線或(huo)脈沖信號(hao)線平行、靠近(jin)布置。

（3）抖動現象無明(ming)顯規律，似(si)乎與機(ji)組(zu)運行(xing)(xing)振動區、運行(xing)(xing)人(ren)員操作有一定(ding)聯(lian)系

原(yuan)因：接線松(song)動、接觸不良。

處理：檢(jian)查微機調速器接(jie)線(xian)端(duan)子、電液轉(zhuan)換器等電/機轉(zhuan)換裝(zhuang)置、導(dao)葉接(jie)力器變送器、機組功率變送器、水頭變送器及調速器內部接(jie)線(xian)的(de)連接(jie)情況(kuang)，并加以相應的(de)處理。

（4）調節器輸出作(zuo)較大幅度變動(dong)時主(zhu)配壓閥(fa)跳動(dong)、油(you)管抖動(dong)、接力器運動(dong)出現過頭現象

原因：導葉接力器反(fan)應(ying)時間常(chang)數Ty值偏小。

處(chu)理(li)：減小電液(ye)（機械）隨動系(xi)(xi)統的放大(da)系(xi)(xi)數，從而使接力器反應時間常數Ty取較大(da)數值。

4、運行中調節模式自動切換

調節模式自動(dong)切換現象分為(wei)以下兩種情(qing)況：

（1）機組并網運行調(diao)速器在(zai)功(gong)率調(diao)節模式下工(gong)作，自動(dong)切換(huan)至開度調(diao)節模式下工(gong)作

原因：機(ji)組(zu)功率變送器有故障或斷線。

處(chu)理：檢查切換后的(de)開度調(diao)節模式下(xia)的(de)微機(ji)(ji)調(diao)速器讀入的(de)機(ji)(ji)組(zu)功(gong)(gong)率(lv)(lv)值，若與機(ji)(ji)組(zu)實(shi)際功(gong)(gong)率(lv)(lv)有較(jiao)大(da)差別，與導葉實(shi)際開度不(bu)相適應，則可(ke)確認為機(ji)(ji)組(zu)功(gong)(gong)率(lv)(lv)變送器有故(gu)(gu)障或(huo)斷(duan)線，應檢查并排除其故(gu)(gu)障。

（2）機組并網運(yun)行調(diao)(diao)速器在(zai)功(gong)率(lv)調(diao)(diao)節或開度(du)調(diao)(diao)節模式(shi)下(xia)工作，自動切換至頻率(lv)調(diao)(diao)節模式(shi)工作。

原因(yin)：電(dian)網頻率變(bian)化過大或測頻環節有(you)故障。

處(chu)理：機(ji)組并(bing)入小電網或(huo)(huo)帶(dai)孤(gu)立負荷，這種切(qie)換(huan)是(shi)合理的(de)，若電網頻率(lv)變化過(guo)大，不必強(qiang)行切(qie)換(huan)至(zhi)功(gong)率(lv)調節(jie)(jie)或(huo)(huo)開度調節(jie)(jie)模式(shi)下工作(zuo)。機(ji)組并(bing)入大電網，若電網頻率(lv)十(shi)分(fen)穩定，則這種切(qie)換(huan)應足(zu)夠重視，應觀(guan)察電網頻率(lv)變化情況，并(bing)檢查微機(ji)調速器的(de)頻率(lv)測量(liang)及(ji)顯示結果。可將其切(qie)換(huan)至(zhi)開度調節(jie)(jie)/功(gong)率(lv)調節(jie)(jie)模式(shi)工作(zuo)，觀(guan)察一(yi)段(duan)時間，以確(que)認頻率(lv)測量(liang)環節(jie)(jie)的(de)工作(zuo)是(shi)否正常。

5、甩負荷過程中出現的不正常現象

其(qi)現象分為以下六種(zhong)情況：

（1）甩100%負荷過程(cheng)中，導葉接力器(qi)關閉到最小開度后，開啟(qi)過于遲緩(huan)，或重啟(qi)過快，使調(diao)節時間過長。

原因：PID調節程序中負限幅整定不當。

處理：合(he)理設定負限幅值。

（2）甩>75%額定負荷(he)過程中的水(shui)壓(ya)上(shang)升(sheng)值過大

原因：導葉接(jie)力器關(guan)閉時間(jian)過(guo)短。

處(chu)理：檢查是否接力(li)器最短(duan)關閉(bi)時間過短(duan)，若是，按調(diao)節(jie)保(bao)證計算，加(jia)長導葉接力(li)器關閉(bi)時間值。

（3）甩>75%額定(ding)負荷過(guo)程中的(de)機組(zu)轉速(su)上升(sheng)值過(guo)大(da)

原因：導葉接力器(qi)關閉時間過長。

處理：檢(jian)查是否接力器(qi)最短關(guan)閉時(shi)間(jian)過長，若(ruo)是，按調節保證計算，縮(suo)短導葉接力器(qi)關(guan)閉時(shi)間(jian)。

（4）甩>75%額定負荷過(guo)(guo)程中的(de)水(shui)壓上升和/或機(ji)組(zu)轉(zhuan)速(su)上升值過(guo)(guo)大

原因：兩段關閉特性不合要求。

處理：按調節保證(zheng)計算，調整兩(liang)段關機速(su)度及(ji)拐(guai)(guai)點(dian)，或重新進(jin)行過(guo)渡(du)過(guo)程仿真計算，尋求合(he)理的兩(liang)段關閉速(su)度及(ji)拐(guai)(guai)點(dian)，重新進(jin)行整定。

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

原因：調速(su)器轉速(su)死(si)區ix偏大。

處理(li)：①檢查(cha)并減(jian)小機(ji)械(xie)液壓(ya)系統死區。

②適當增大綜合放大系數(shu)。

③適(shi)當加(jia)大Tn或KD值。

（6）機(ji)組油開(kai)(kai)(kai)關未動作，仍在“合上”位(wei)置，但送給(gei)調(diao)速器的機(ji)組油開(kai)(kai)(kai)關接(jie)點斷開(kai)(kai)(kai)，導致(zhi)甩(shuai)負荷(he)(he)或減負荷(he)(he)

原因(yin)：機組油(you)開關(guan)接點誤(wu)動作（斷開）。

處理(li)：①完善機(ji)組二(er)次(ci)回路電源接線，防止機(ji)組油開關(guan)輔助(zhu)繼電器誤(wu)動(dong)作(zuo)。

②微機調速器程序中對油開關(guan)輔助接點進行斷開延時(shi)處(chu)理（但(dan)應慎重）。

6、與水頭有關的故障現象

水頭有關的故(gu)障現象分為以下三種(zhong)情況：

（1）開機過程中，機組頻率(lv)到不了額定頻率(lv)50Hz

原因：空載開(kai)度(du)運(yun)行值偏小。

處理：①人(ren)工(gong)設定的水(shui)頭(tou)值(zhi)高(gao)于(yu)實際水(shui)頭(tou)值(zhi)，使查(cha)表(biao)插值(zhi)得到的空載(zai)開度值(zhi)小于(yu)應有的空載(zai)開度，需人(ren)工(gong)設定正確水(shui)頭(tou)值(zhi)。

②程序中的設定的空(kong)載開(kai)度值(zhi)偏小，應根據水電站實際(ji)空(kong)載開(kai)度修(xiu)正(zheng)。

（2）導葉接力器增大不到合理的(de)最(zui)大開度

原(yuan)因：①電氣開(kai)限增大不(bu)到應(ying)有的最大值②導葉反(fan)饋調整偏大。

處理：①人(ren)工設定(ding)的水(shui)(shui)頭(tou)值(zhi)高于實(shi)際(ji)水(shui)(shui)頭(tou)值(zhi)，使查表插值(zhi)得(de)到的電(dian)氣開限最(zui)大值(zhi)偏小(xiao)，應人(ren)工設定(ding)正(zheng)確水(shui)(shui)頭(tou)值(zhi)。

②程序(xu)中的電氣開度限(xian)制最(zui)大值的節點值小(xiao)于應(ying)有的值，應(ying)修正上述節點值。

③導葉反饋調整偏大。

（3）機組效率降低(di)，運行中振動偏大

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

處理：①人(ren)工(gong)(gong)設定的水頭值(zhi)不(bu)等于實(shi)際水頭值(zhi)，使插值(zhi)得到的協聯關系不(bu)正確，應人(ren)工(gong)(gong)設定正確水頭值(zhi)②避開(kai)氣(qi)蝕(shi)區(qu)運行工(gong)(gong)況。