一、水輪機調速器的作用是什么

水輪機調速器作為水輪機的重要構成部分，也是實現(xiàn)對水輪機進行調節(jié)的關鍵部分。為保證水輪機的正常運轉，并據此保障水電站的正常、穩(wěn)定運行，水輪機調速器一般具備兩種作用：并網作用和調節(jié)作用。

1、并網作用是實現(xiàn)對水輪機運轉狀態(tài)進行自動調整的重要條件。在水輪機正常運轉過程中，工作人員通過電腦向水輪機下達運轉狀態(tài)調整指令，隨后水輪機調速器具備的并網功能可依據相關指令，對水輪機的運轉狀態(tài)進行自動調整，有利于保障水輪機的穩(wěn)定運轉。

2、調節(jié)作用作為水輪機調速器的主要功能，也是體現(xiàn)水輪機調速器價值的功能，其的作用是對水輪機運轉速度、水流量、功率等進行調節(jié)。即在水輪機運轉過程中，工作人員可依據需求，利用調速器所具備的調節(jié)功能，將水輪機的轉速、功率、水流量等調節(jié)至恰當?shù)臄?shù)值，以此保證水輪機運轉的安全性和穩(wěn)定性，進而為水電站的安全、穩(wěn)定運行提供保障。

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

其現(xiàn)象分為以下三種情況：

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

原因：機組手動空載頻率擾動大，調速器參數(shù)整定不當。

處理：進一步調整PID調節(jié)參數(shù)（bt、Td、Tn或Kp、Ki、Kd）和調整接力器反應時間常數(shù)Ty，盡量減小機組自動空載頻率擺動值。

（2）機組手動空載頻率擺動0.3~0.4HZ，自動空載頻率擺動達0.3~0.6HZ，且調整PID調節(jié)數(shù)bt、Td、Tn或Kp、Ki、Kd無明顯效果

原因：接力器反應時間常數(shù)Ty值過大或過小。

處理：調整電液（機械）隨動系統(tǒng)放大系數(shù)，從而減小或加大接力器反應時間常數(shù)Ty，當調節(jié)過程接力器高頻抽動，則Ty過小，當接力器動作遲緩且過調，則Ty過大。

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

原因：接力器至導水機構和/或導水機構機械/電氣反饋有過大的死區(qū)。

處理：處理機械液壓系統(tǒng)和減小反饋機構死區(qū)。

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(xiàn)導葉接力器開度自行減少（又稱“溜負荷”），其現(xiàn)象分為以下四種情況：

（1）接力器開度（機組所帶負荷）與電網頻率的關系正常，調速器由開度/功率調節(jié)模式自動切至頻率調節(jié)模式工作

原因：電網頻率升高，調速器按靜態(tài)特性（bp）減小負荷。

處理：如果被控機組并入大電網運行，且不起電網調頻作用，可取較大的bp值，并使調速器在開度模式或功率模式下工作。

（2）由三個因素構成①YPID在較大位置②電液轉換器平衡電流（電壓）在開啟方向③導葉向關閉方向運動

原因：電液轉換器卡阻于關閉側。

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

（3）由三個因素構成①YPID與導葉實際開度Yg一致②機組所帶負荷在空載附近③機組二次回路電源消失或切換

原因：機組油開關誤動作。

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

（4）由三個因素構成①YPID與導葉實際開度反饋指示表基本一致②導葉實際開度明顯小于YPID③調速器發(fā)出“導葉故障”信號

原因：導葉行程電氣反饋移位。

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送器鎖緊定位螺釘。

3、導葉接力器呈現(xiàn)跳躍式運動或抖動現(xiàn)象

調速器接力器抖動現(xiàn)象分為以下四種情況：

（1）由兩個因素構成①調速器外部功率較大的電氣設備啟動/停止②調速器外部直流繼電器或電磁鐵動作/斷開

原因：機頻與接力器出現(xiàn)抖動調速器受外部干擾。

處理：①檢查并妥善處理微機調速器的機柜和微機調節(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）開機過程中，機組轉速未達到額定轉速，殘壓過低；或機組空載，未投入勵磁；機組大修后第一次開機，殘壓過低，機頻信號出現(xiàn)跳動，接力器跟隨抖動

原因：機組頻率信號源受干擾。

處理：機組頻率信號（殘壓信號和/或齒盤信號）均應采用各自的帶屏蔽的雙絞線接至微機調速器，屏蔽層應可靠地在一點接地。頻率信號線不要與強動力電源線或脈沖信號線平行、靠近布置。

（3）抖動現(xiàn)象無明顯規(guī)律，似乎與機組運行振動區(qū)、運行人員操作有一定聯(lián)系

原因：接線松動、接觸不良。

處理：檢查微機調速器接線端子、電液轉換器等電/機轉換裝置、導葉接力器變送器、機組功率變送器、水頭變送器及調速器內部接線的連接情況，并加以相應的處理。

（4）調節(jié)器輸出作較大幅度變動時主配壓閥跳動、油管抖動、接力器運動出現(xiàn)過頭現(xiàn)象

原因：導葉接力器反應時間常數(shù)Ty值偏小。

處理：減小電液（機械）隨動系統(tǒng)的放大系數(shù)，從而使接力器反應時間常數(shù)Ty取較大數(shù)值。

4、運行中調節(jié)模式自動切換

調節(jié)模式自動切換現(xiàn)象分為以下兩種情況：

（1）機組并網運行調速器在功率調節(jié)模式下工作，自動切換至開度調節(jié)模式下工作

原因：機組功率變送器有故障或斷線。

處理：檢查切換后的開度調節(jié)模式下的微機調速器讀入的機組功率值，若與機組實際功率有較大差別，與導葉實際開度不相適應，則可確認為機組功率變送器有故障或斷線，應檢查并排除其故障。

（2）機組并網運行調速器在功率調節(jié)或開度調節(jié)模式下工作，自動切換至頻率調節(jié)模式工作。

原因：電網頻率變化過大或測頻環(huán)節(jié)有故障。

處理：機組并入小電網或帶孤立負荷，這種切換是合理的，若電網頻率變化過大，不必強行切換至功率調節(jié)或開度調節(jié)模式下工作。機組并入大電網，若電網頻率十分穩(wěn)定，則這種切換應足夠重視，應觀察電網頻率變化情況，并檢查微機調速器的頻率測量及顯示結果?？蓪⑵淝袚Q至開度調節(jié)/功率調節(jié)模式工作，觀察一段時間，以確認頻率測量環(huán)節(jié)的工作是否正常。

5、甩負荷過程中出現(xiàn)的不正常現(xiàn)象

其現(xiàn)象分為以下六種情況：

（1）甩100%負荷過程中，導葉接力器關閉到最小開度后，開啟過于遲緩，或重啟過快，使調節(jié)時間過長。

原因：PID調節(jié)程序中負限幅整定不當。

處理：合理設定負限幅值。

（2）甩>75%額定負荷過程中的水壓上升值過大

原因：導葉接力器關閉時間過短。

處理：檢查是否接力器最短關閉時間過短，若是，按調節(jié)保證計算，加長導葉接力器關閉時間值。

（3）甩>75%額定負荷過程中的機組轉速上升值過大

原因：導葉接力器關閉時間過長。

處理：檢查是否接力器最短關閉時間過長，若是，按調節(jié)保證計算，縮短導葉接力器關閉時間。

（4）甩>75%額定負荷過程中的水壓上升和/或機組轉速上升值過大

原因：兩段關閉特性不合要求。

處理：按調節(jié)保證計算，調整兩段關機速度及拐點，或重新進行過渡過程仿真計算，尋求合理的兩段關閉速度及拐點，重新進行整定。

（5）甩>25%額定負荷時，導葉接力器的不動時間過長

原因：調速器轉速死區(qū)ix偏大。

處理：①檢查并減小機械液壓系統(tǒng)死區(qū)。

②適當增大綜合放大系數(shù)。

③適當加大Tn或KD值。

（6）機組油開關未動作，仍在“合上”位置，但送給調速器的機組油開關接點斷開，導致甩負荷或減負荷

原因：機組油開關接點誤動作（斷開）。

處理：①完善機組二次回路電源接線，防止機組油開關輔助繼電器誤動作。

②微機調速器程序中對油開關輔助接點進行斷開延時處理（但應慎重）。

6、與水頭有關的故障現(xiàn)象

水頭有關的故障現(xiàn)象分為以下三種情況：

（1）開機過程中，機組頻率到不了額定頻率50Hz

原因：空載開度運行值偏小。

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

②程序中的設定的空載開度值偏小，應根據水電站實際空載開度修正。

（2）導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有的最大值②導葉反饋調整偏大。

處理：①人工設定的水頭值高于實際水頭值，使查表插值得到的電氣開限最大值偏小，應人工設定正確水頭值。

②程序中的電氣開度限制最大值的節(jié)點值小于應有的值，應修正上述節(jié)點值。

③導葉反饋調整偏大。

（3）機組效率降低，運行中振動偏大

原因：①雙調整調速器可能是協(xié)聯(lián)關系不正常②機組運行于氣蝕區(qū)。

處理：①人工設定的水頭值不等于實際水頭值，使插值得到的協(xié)聯(lián)關系不正確，應人工設定正確水頭值②避開氣蝕區(qū)運行工況。