水轮发电机调速器维护与故障处理

水轮发电机调速器维护与故障处理
摘要：调速器是承担着水轮发电机组启停、频率控制、负荷调整与分配等功能
的关键设备，维护好调速器才能使发电机组安全稳定地运行，因此本文对水轮发
电机调速器的维护与故障处理作了分析。

关键词：水轮发电机；调速器；维护；故障处理
水轮机发电机调速器是通过调节机组导叶开度的大小来实现对水轮机转速的
控制，而水轮机转速是维持发电额定频率的关键因素，我国电网允许的频率范围
为（50±0.2）Hz[1]。

此外，水轮机发电机调速器还是适应电网负荷增减、承担预
定负荷分配、满足发电机组自动或手动快速启动以及正常或紧急停机需要的重要
控制设备[2]。

可见，水轮发电机调速器的维护与故障处理是水电站安全、可靠生
产的基本保障，因此本文对有关内容作了分析。

1 水轮机发电机调速器的维护管理
1.1 维护要求
前已述及调速器在水电站生产中的重要性，为了减少故障隐患并延长调速器
设备无故障间隔时间及使用寿命，对运行值班人员提出了一定要求，其中包括认
真学习和掌握有关调速器设备的监视检查与维护要领，必须按规定对调速器设备
进行运行状态监视、检查和维护，交接班时必须对调速器设备状态变化情况及需
要注意的问题交代清楚。

调速器的工作条件要求如下：（1）发电机组转速摆动
相对值，对中小型调速器≯0.3%～0.4%；（2）调速器环境条件为气温-5～40℃，
相对湿度<90%，且不受酸、碱、盐、爆炸性气体、灰尘等影响；（3）调速器系
统用油品质需满足相关要求，且油温在10～50℃范围内；（4）调速器油压装置
正常油压范围不得超过名义油压的±5%，调节过程中油压范围不得超过名义油压
的±10%。

1.2 日常维护
日常巡视检查时，重点检查以下项目：（1）观察机组转速、导叶开度等参数，分析判断机组运行状态是否正常；（2）检查机组频率与电网频率是否一致，并
根据有功功率的变化判断机组运行是否正常；（3）检查当前运行水头与显示水
头是否一致，若人工设定水头与实际运行水头不符应进行调整；（4）调速器进
行动态调节时，应对照机组转速、导叶开度、平衡表显示值、机组负荷之间的关系，以分析判断是否存在故障；（5）经常性地观察调速器“手动/自动”运行方式，以判断调速器是否存在故障；（6）根据调速器运行参数调整变化情况，判断调
速器运行的稳定性及参数匹配性；（7）进行特定操作时，应注意观察接力器锁
定状态，这些操作包括正常开机、正常停机及故障紧急停机等；（8）观察调速
器电气柜内元件是否正常，有无接线断开现象；（9）观察调速器机械柜内元件
是否正常；（10）观察接力器油缸、油管路、阀门是否存在渗漏现象，接力器油
缸锁定位置是否恰当，阀门状态是否正确；（11）保持工作环境清洁，做足防尘、防水、防潮措施；（12）调速器定期换油，正常情况下每年应换油1次，新装或
大修后应2个月内换油1次；（13）调速器油压装置滤油器应每周清理1次，如
果滤油器前后压差超过0.2MPa时应立即清理；（14）每周应对调速器工作油泵
与备用油泵倒换1次，避免备用泵长期不用而出现故障；（15）每月应至少检查
1次事故停机电磁阀动作情况，防止动作失灵；（16）定期对比分析相关检测数
据与厂内试验数据的差异，以判断调速器是否存在故障隐患。

2 水轮机发电机调速器的常见故障处理
2.1 因调速器导致的整机故障
（1）自动开机失败。

先检查开限有没有打开，若没有打开可检查二次接线、微机调节器板卡有没有问题；若开限已打开而转速不够，可进一步检查频率测量
环节以及水头是否较低。

（2）空载过速。

检查导叶反馈有无断线、反馈传感器
是否存在偏差、微机D/A转换器是否存在故障，对最后一种情况应更换板卡处理。

（3）调负荷不准或溜负荷。

故障现象为增减负荷卡滞、接力器拒动、负荷自动
减载或加载。

对增减负荷卡滞，可检查或重新整定参数。

对接力器拒动，可检查
电液伺服阀、功率给定单元并作处理。

负荷自动减载或加载，可检查电液伺服阀、D/A转换器、调相令节点、微机CPU、微机调速器电源接地、机组运行点等，并
作相应处理。

2.2 机组并网时转速和出力摆动
如果调速器质量不佳或发电机组性能较差，可能出现运行不稳定的情况，并
表现为转速和出力周期性的摆动、非周期性摆动两种情况。

对于周期性的摆动，
可能由电网频率波动引起，也可能是发生了某种共振，如转子电磁振荡或机组引
水管道水压波动与调速器发生了共振。

通过示波器录波比较导叶接力器位移波形
与电网频率波形，如果一致可判断为由电网频率波动引起，这种情况应重新整定
调速器参数。

共振也可通过录波比较来分析，如调速器波形与共振源波形一致可
判定故障性质，解决办法是通过改变缓冲时间Td来调整调速器自振频率。

对于
非周期性的摆动，可能由于多台并列运行机组调速器参数整定不合理引起（如转
差系数bp整定值太小而缓冲时间Td相差较大），或水轮机空蚀引起效率突然下降，亦或油压漂移引起。

参数整定不合理应重新整定参数，水轮机空蚀引起的摆
动是偶然性的，可加强监视调节系统的调节趋稳过程。

油压漂移引起的摆动必须
更换电液伺服阀来解决。

2.3 机组甩负荷时的故障
如甩负荷后转速太快，这可能是导叶关闭时间不合适，可分析录波参数变化
来分析判断，可调小导叶关闭时间参数Ts来处理。

如水压太高，可能是导叶关闭时间参数Ts太小所致，通过录波结果并检查配压阀动作进行判定，可调大Ts来
处理。

若转速和水压同时升高太大，可能是水轮机与实际水头不相适应，可通过
调整调压阀、改变导叶关闭规律来解决。

2.4 其他故障分析处理
（1）功率故障，由调速器功率变送器故障或互感器PT、CT断线引起。

故障
特征是故障灯亮，并网后工作在功率模式时会切换到开度模式。

解决办法是修理
变送器或检查PT、CT接线。

（2）功率给定故障，由远方功率模拟量信号故障引起。

故障特征是故障灯亮，并网后工作在功率模式时会切换到开度模式。

解决办
法是检查端子有无远方模拟量信号（4～20mA）送达。

（3）水头故障，由远方水头模拟量信号故障引起。

故障特征是故障灯亮，采用自动水头模式时会切换到手
动水头模式。

解决办法是检查端子有无远方模拟量信号（4～20mA）送达。

（4）齿盘测频故障，由接近开关与齿盘距离太大或接近开关断线引起。

故障特征是故
障灯亮，并且齿盘测频显示50 Hz。

解决办法是检查接近开关与齿盘距离是否合适，检查接近开关接线有无问题。

（5）残压测频故障，由残压测频整形板故障
或互感器PT断线引起。

故障特征是故障灯亮，并且残压测频显示50 Hz。

解决办
法是更换残压测频整形板或检查互感器PT接线。

（6）机频故障，由测频回路熔
断器熔断或测频元件损坏所致。

故障特征是中控室显示调速器故障，现场显示机
频故障。

开机过程中出现应改为手动开机模式；并网过程中出现有容错功能调速
器仍可继续运行，否则应改为手动运行模式。

3 结语
目前，中小型水电站水轮发电机组机械调速器或电液调速器大都已被微机调速器取代。

微机调速器具有结构简单、性能优越、操作方便的特点，但受到多种因素影响，微机调速器也会发生各种故障，所以要加强维护并针对故障特征进行有效处理，以确保水电站安全可靠地生产。

参考文献：
[1] 白中状.冲击式水轮机调速器维护及故障分析处理[J].云南水力发电，2014，30（1）：117-118，131.
[2] 武守华.基于水轮发电机组调速器的故障研究与维护分析[J].水电与抽水蓄能，2015（15）：9-10.。