一、水輪機(jī)調(diào)速器的作用是什么

水輪機(jī)調(diào)速器作為水輪機(jī)的重要構(gòu)成部分，也是實(shí)現(xiàn)對(duì)水輪機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)的關(guān)鍵部分。為保證水輪機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，并據(jù)此保障水電站的正常、穩(wěn)定運(yùn)行，水輪機(jī)調(diào)速器一般具備兩種作用：并網(wǎng)作用和調(diào)節(jié)作用。

1、并網(wǎng)作用是實(shí)現(xiàn)對(duì)水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整的重要條件。在水輪機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，工作人員通過電腦向水輪機(jī)下達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)調(diào)整指令，隨后水輪機(jī)調(diào)速器具備的并網(wǎng)功能可依據(jù)相關(guān)指令，對(duì)水輪機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，有利于保障水輪機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。

2、調(diào)節(jié)作用作為水輪機(jī)調(diào)速器的主要功能，也是體現(xiàn)水輪機(jī)調(diào)速器價(jià)值的功能，其的作用是對(duì)水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度、水流量、功率等進(jìn)行調(diào)節(jié)。即在水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，工作人員可依據(jù)需求，利用調(diào)速器所具備的調(diào)節(jié)功能，將水輪機(jī)的轉(zhuǎn)速、功率、水流量等調(diào)節(jié)至恰當(dāng)?shù)臄?shù)值，以此保證水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的安全性和穩(wěn)定性，進(jìn)而為水電站的安全、穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。

二、水輪機(jī)調(diào)速器常見故障和原因有哪些

1、機(jī)組自動(dòng)空載頻率擺動(dòng)值大

其現(xiàn)象分為以下三種情況：

（1）機(jī)組手動(dòng)空載頻率擺動(dòng)達(dá)0.5~1.0HZ，自動(dòng)空載頻率擺動(dòng)為0.3~0.6HZ

原因：機(jī)組手動(dòng)空載頻率擾動(dòng)大，調(diào)速器參數(shù)整定不當(dāng)。

處理：進(jìn)一步調(diào)整PID調(diào)節(jié)參數(shù)（bt、Td、Tn或Kp、Ki、Kd）和調(diào)整接力器反應(yīng)時(shí)間常數(shù)Ty，盡量減小機(jī)組自動(dòng)空載頻率擺動(dòng)值。

（2）機(jī)組手動(dòng)空載頻率擺動(dòng)0.3~0.4HZ，自動(dòng)空載頻率擺動(dòng)達(dá)0.3~0.6HZ，且調(diào)整PID調(diào)節(jié)數(shù)bt、Td、Tn或Kp、Ki、Kd無明顯效果

原因：接力器反應(yīng)時(shí)間常數(shù)Ty值過大或過小。

處理：調(diào)整電液（機(jī)械）隨動(dòng)系統(tǒng)放大系數(shù)，從而減小或加大接力器反應(yīng)時(shí)間常數(shù)Ty，當(dāng)調(diào)節(jié)過程接力器高頻抽動(dòng)，則Ty過小，當(dāng)接力器動(dòng)作遲緩且過調(diào)，則Ty過大。

（3）機(jī)組手動(dòng)空載頻率擺動(dòng)0.2~0.3HZ，自動(dòng)空載頻率擺動(dòng)大于等于上述數(shù)值，調(diào)PID參數(shù)無明顯改善

原因：接力器至導(dǎo)水機(jī)構(gòu)和/或?qū)畽C(jī)構(gòu)機(jī)械/電氣反饋有過大的死區(qū)。

處理：處理機(jī)械液壓系統(tǒng)和減小反饋機(jī)構(gòu)死區(qū)。

2、機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行接力器開度自行減小

機(jī)組并網(wǎng)自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，出現(xiàn)導(dǎo)葉接力器開度自行減少（又稱“溜負(fù)荷”），其現(xiàn)象分為以下四種情況：

（1）接力器開度（機(jī)組所帶負(fù)荷）與電網(wǎng)頻率的關(guān)系正常，調(diào)速器由開度/功率調(diào)節(jié)模式自動(dòng)切至頻率調(diào)節(jié)模式工作

原因：電網(wǎng)頻率升高，調(diào)速器按靜態(tài)特性（bp）減小負(fù)荷。

處理：如果被控機(jī)組并入大電網(wǎng)運(yùn)行，且不起電網(wǎng)調(diào)頻作用，可取較大的bp值，并使調(diào)速器在開度模式或功率模式下工作。

（2）由三個(gè)因素構(gòu)成①YPID在較大位置②電液轉(zhuǎn)換器平衡電流（電壓）在開啟方向③導(dǎo)葉向關(guān)閉方向運(yùn)動(dòng)

原因：電液轉(zhuǎn)換器卡阻于關(guān)閉側(cè)。

處理：檢查并處理電液轉(zhuǎn)換器①切換并清洗濾油器②檢查電液轉(zhuǎn)換器并排除卡阻現(xiàn)象。

（3）由三個(gè)因素構(gòu)成①YPID與導(dǎo)葉實(shí)際開度Yg一致②機(jī)組所帶負(fù)荷在空載附近③機(jī)組二次回路電源消失或切換

原因：機(jī)組油開關(guān)誤動(dòng)作。

處理：檢查送入微機(jī)調(diào)速器的機(jī)組油開關(guān)輔助接點(diǎn)，保證機(jī)組二次回路電源不間斷。有的微機(jī)調(diào)速器在機(jī)組油開關(guān)斷開時(shí)，即將電氣開限以一定速度減至空載，或者立刻將其關(guān)至空載位置。

（4）由三個(gè)因素構(gòu)成①YPID與導(dǎo)葉實(shí)際開度反饋指示表基本一致②導(dǎo)葉實(shí)際開度明顯小于YPID③調(diào)速器發(fā)出“導(dǎo)葉故障”信號(hào)

原因：導(dǎo)葉行程電氣反饋移位。

處理：將調(diào)速器切至手動(dòng)運(yùn)行，檢查導(dǎo)葉接力器位移，調(diào)整并可靠固定開度變送器鎖緊定位螺釘。

3、導(dǎo)葉接力器呈現(xiàn)跳躍式運(yùn)動(dòng)或抖動(dòng)現(xiàn)象

調(diào)速器接力器抖動(dòng)現(xiàn)象分為以下四種情況：

（1）由兩個(gè)因素構(gòu)成①調(diào)速器外部功率較大的電氣設(shè)備啟動(dòng)/停止②調(diào)速器外部直流繼電器或電磁鐵動(dòng)作/斷開

原因：機(jī)頻與接力器出現(xiàn)抖動(dòng)調(diào)速器受外部干擾。

處理：①檢查并妥善處理微機(jī)調(diào)速器的機(jī)柜和微機(jī)調(diào)節(jié)器殼體的接地。

②外部直流繼電器或電磁鐵線圈加裝反向并接（續(xù)流）二極管；接點(diǎn)兩端并接阻容吸收器件（100Ω電阻與630V，0.1μF電容器串聯(lián)）。

（2）開機(jī)過程中，機(jī)組轉(zhuǎn)速未達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，殘壓過低；或機(jī)組空載，未投入勵(lì)磁；機(jī)組大修后第一次開機(jī)，殘壓過低，機(jī)頻信號(hào)出現(xiàn)跳動(dòng)，接力器跟隨抖動(dòng)

原因：機(jī)組頻率信號(hào)源受干擾。

處理：機(jī)組頻率信號(hào)（殘壓信號(hào)和/或齒盤信號(hào)）均應(yīng)采用各自的帶屏蔽的雙絞線接至微機(jī)調(diào)速器，屏蔽層應(yīng)可靠地在一點(diǎn)接地。頻率信號(hào)線不要與強(qiáng)動(dòng)力電源線或脈沖信號(hào)線平行、靠近布置。

（3）抖動(dòng)現(xiàn)象無明顯規(guī)律，似乎與機(jī)組運(yùn)行振動(dòng)區(qū)、運(yùn)行人員操作有一定聯(lián)系

原因：接線松動(dòng)、接觸不良。

處理：檢查微機(jī)調(diào)速器接線端子、電液轉(zhuǎn)換器等電/機(jī)轉(zhuǎn)換裝置、導(dǎo)葉接力器變送器、機(jī)組功率變送器、水頭變送器及調(diào)速器內(nèi)部接線的連接情況，并加以相應(yīng)的處理。

（4）調(diào)節(jié)器輸出作較大幅度變動(dòng)時(shí)主配壓閥跳動(dòng)、油管抖動(dòng)、接力器運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)過頭現(xiàn)象

原因：導(dǎo)葉接力器反應(yīng)時(shí)間常數(shù)Ty值偏小。

處理：減小電液（機(jī)械）隨動(dòng)系統(tǒng)的放大系數(shù)，從而使接力器反應(yīng)時(shí)間常數(shù)Ty取較大數(shù)值。

4、運(yùn)行中調(diào)節(jié)模式自動(dòng)切換

調(diào)節(jié)模式自動(dòng)切換現(xiàn)象分為以下兩種情況：

（1）機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行調(diào)速器在功率調(diào)節(jié)模式下工作，自動(dòng)切換至開度調(diào)節(jié)模式下工作

原因：機(jī)組功率變送器有故障或斷線。

處理：檢查切換后的開度調(diào)節(jié)模式下的微機(jī)調(diào)速器讀入的機(jī)組功率值，若與機(jī)組實(shí)際功率有較大差別，與導(dǎo)葉實(shí)際開度不相適應(yīng)，則可確認(rèn)為機(jī)組功率變送器有故障或斷線，應(yīng)檢查并排除其故障。

（2）機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行調(diào)速器在功率調(diào)節(jié)或開度調(diào)節(jié)模式下工作，自動(dòng)切換至頻率調(diào)節(jié)模式工作。

原因：電網(wǎng)頻率變化過大或測(cè)頻環(huán)節(jié)有故障。

處理：機(jī)組并入小電網(wǎng)或帶孤立負(fù)荷，這種切換是合理的，若電網(wǎng)頻率變化過大，不必強(qiáng)行切換至功率調(diào)節(jié)或開度調(diào)節(jié)模式下工作。機(jī)組并入大電網(wǎng)，若電網(wǎng)頻率十分穩(wěn)定，則這種切換應(yīng)足夠重視，應(yīng)觀察電網(wǎng)頻率變化情況，并檢查微機(jī)調(diào)速器的頻率測(cè)量及顯示結(jié)果?？蓪⑵淝袚Q至開度調(diào)節(jié)/功率調(diào)節(jié)模式工作，觀察一段時(shí)間，以確認(rèn)頻率測(cè)量環(huán)節(jié)的工作是否正常。

5、甩負(fù)荷過程中出現(xiàn)的不正常現(xiàn)象

其現(xiàn)象分為以下六種情況：

（1）甩100%負(fù)荷過程中，導(dǎo)葉接力器關(guān)閉到最小開度后，開啟過于遲緩，或重啟過快，使調(diào)節(jié)時(shí)間過長(zhǎng)。

原因：PID調(diào)節(jié)程序中負(fù)限幅整定不當(dāng)。

處理：合理設(shè)定負(fù)限幅值。

（2）甩>75%額定負(fù)荷過程中的水壓上升值過大

原因：導(dǎo)葉接力器關(guān)閉時(shí)間過短。

處理：檢查是否接力器最短關(guān)閉時(shí)間過短，若是，按調(diào)節(jié)保證計(jì)算，加長(zhǎng)導(dǎo)葉接力器關(guān)閉時(shí)間值。

（3）甩>75%額定負(fù)荷過程中的機(jī)組轉(zhuǎn)速上升值過大

原因：導(dǎo)葉接力器關(guān)閉時(shí)間過長(zhǎng)。

處理：檢查是否接力器最短關(guān)閉時(shí)間過長(zhǎng)，若是，按調(diào)節(jié)保證計(jì)算，縮短導(dǎo)葉接力器關(guān)閉時(shí)間。

（4）甩>75%額定負(fù)荷過程中的水壓上升和/或機(jī)組轉(zhuǎn)速上升值過大

原因：兩段關(guān)閉特性不合要求。

處理：按調(diào)節(jié)保證計(jì)算，調(diào)整兩段關(guān)機(jī)速度及拐點(diǎn)，或重新進(jìn)行過渡過程仿真計(jì)算，尋求合理的兩段關(guān)閉速度及拐點(diǎn)，重新進(jìn)行整定。

（5）甩>25%額定負(fù)荷時(shí)，導(dǎo)葉接力器的不動(dòng)時(shí)間過長(zhǎng)

原因：調(diào)速器轉(zhuǎn)速死區(qū)ix偏大。

處理：①檢查并減小機(jī)械液壓系統(tǒng)死區(qū)。

②適當(dāng)增大綜合放大系數(shù)。

③適當(dāng)加大Tn或KD值。

（6）機(jī)組油開關(guān)未動(dòng)作，仍在“合上”位置，但送給調(diào)速器的機(jī)組油開關(guān)接點(diǎn)斷開，導(dǎo)致甩負(fù)荷或減負(fù)荷

原因：機(jī)組油開關(guān)接點(diǎn)誤動(dòng)作（斷開）。

處理：①完善機(jī)組二次回路電源接線，防止機(jī)組油開關(guān)輔助繼電器誤動(dòng)作。

②微機(jī)調(diào)速器程序中對(duì)油開關(guān)輔助接點(diǎn)進(jìn)行斷開延時(shí)處理（但應(yīng)慎重）。

6、與水頭有關(guān)的故障現(xiàn)象

水頭有關(guān)的故障現(xiàn)象分為以下三種情況：

（1）開機(jī)過程中，機(jī)組頻率到不了額定頻率50Hz

原因：空載開度運(yùn)行值偏小。

處理：①人工設(shè)定的水頭值高于實(shí)際水頭值，使查表插值得到的空載開度值小于應(yīng)有的空載開度，需人工設(shè)定正確水頭值。

②程序中的設(shè)定的空載開度值偏小，應(yīng)根據(jù)水電站實(shí)際空載開度修正。

（2）導(dǎo)葉接力器增大不到合理的最大開度

原因：①電氣開限增大不到應(yīng)有的最大值②導(dǎo)葉反饋調(diào)整偏大。

處理：①人工設(shè)定的水頭值高于實(shí)際水頭值，使查表插值得到的電氣開限最大值偏小，應(yīng)人工設(shè)定正確水頭值。

②程序中的電氣開度限制最大值的節(jié)點(diǎn)值小于應(yīng)有的值，應(yīng)修正上述節(jié)點(diǎn)值。

③導(dǎo)葉反饋調(diào)整偏大。

（3）機(jī)組效率降低，運(yùn)行中振動(dòng)偏大

原因：①雙調(diào)整調(diào)速器可能是協(xié)聯(lián)關(guān)系不正常②機(jī)組運(yùn)行于氣蝕區(qū)。

處理：①人工設(shè)定的水頭值不等于實(shí)際水頭值，使插值得到的協(xié)聯(lián)關(guān)系不正確，應(yīng)人工設(shè)定正確水頭值②避開氣蝕區(qū)運(yùn)行工況。