水轮机调速器常见故障分析与处理

水轮机调速器常见故障分析与处理

为便于今后阐述水轮机调速器的故障案例，本文归纳了以下六种基本的故障类别，并分析了其故障发生的原因及相关的处理措施。

一、机组自动空载频率摆动值大

其现象分为以下四种情况：

1、机组手动空载频率摆动达~，自动空载频率摆动为~

分析：机组手动空载频率扰动大，调速器参数整定不当

处理：进一步调整PID调节参数（bt、Td、Tn或Kp、Ki、Kd）和调整接力器反应时间常数

Ty，尽量减小机组自动空载频率摆动值

2、机组手动空载频率摆动~，自动空载频率摆动达~，且调整PID调节数

bt、Td、Tn或Kp、Ki、Kd无明显效果

分析：接力器反应时间常数Ty值过大或过小

处理：调整电液（机械）随动系统放大系数，从而减小或加大接力器反应时间常数Ty，当调节过程接力器高频抽动，则Ty过小，当接力器动作迟缓且过调，则Ty过大

3、机组手动空载频率摆动~，自动空载频率摆动大于等于上述数值，调PID参数无

明显改善

分析：接力器至导水机构和/或导水机构机械/电气反馈有过大的死区

处理：处理机械液压系统和减小反馈机构死区

4、微机调速器使被控机组频率跟踪于待并电网频率，后者摆动大而导致机组频率摆动大

分析：被控机组待并入的电网是小电网，电网频率摆度大

处理：调整微机调速器的PID调节参数：Tn向稍大的方向改变

二、机组并网运行接力器开度自行减小

机组并网自动运行时，出现导叶接力器开度自行减少（又称“溜负荷”），其现象分为以下四种情况：

1、接力器开度（机组所带负荷）与电网频率的关系正常，调速器由开度/功率调节模式自动切至频率调节模式工作

分析：电网频率升高，调速器按静态特性（bp）减小负荷

处理：如果被控机组并入大电网运行，且不起电网调频作用，可取较大的bp值，并使调速器在开度模式或功率模式下工作

2、由三个因素构成①Y PID在较大位置②电液转换器平衡电流（电压）在开启方向③导叶向关闭方向运动

分析：电液转换器卡阻于关闭侧

处理：检查并处理电液转换器①切换并清洗滤油器②检查电液转换器并排除卡阻现象

3、由三个因素构成①Y PID与导叶实际开度Yg一致②机组所带负荷在空载附近③机组二次回路电源消失或切换

分析：机组油开关误动作

处理：检查送入微机调速器的机组油开关辅助接点，保证机组二次回路电源不间断。有的微机调速器在机组油开关断开时，即将电气开限以一定速度减至空载，或者立刻将其关至空载位置

4、由三个因素构成①Y PID与导叶实际开度反馈指示表基本一致②导叶实际开度明显小于Y PID③调速器发出“导叶故障”信号

分析：导叶行程电气反馈移位

处理：将调速器切至手动运行，检查导叶接力器位移，调整并可靠固定开度变送器锁紧定位螺钉

三、导叶接力器呈现跳跃式运动或抖动现象

调速器接力器抖动现象分为以下四种情况：

1、由两个因素构成①调速器外部功率较大的电气设备启动/停止②调速器外部直流继电器或电磁铁动作/断开

分析：机频与接力器出现抖动调速器受外部干扰

处理：①检查并妥善处理微机调速器的机柜和微机调节器壳体的接地

②外部直流继电器或电磁铁线圈加装反向并接（续流）二极管；接点两端并接阻容吸收器件（100Ω电阻与630V，μF电容器串联）

2、开机过程中，机组转速未达到额定转速，残压过低；或机组空载，未投入励磁；机组大修后第一次开机，残压过低，机频信号出现跳动，接力器跟随抖动

分析：机组频率信号源受干扰

处理：机组频率信号（残压信号和/或齿盘信号）均应采用各自的带屏蔽的双绞线接至微机调速器，屏蔽层应可靠地在一点接地。频率信号线不要与强动力电源线或脉冲信号线平行、靠近布置

3、抖动现象无明显规律，似乎与机组运行振动区、运行人员操作有一定联系

分析：接线松动、接触不良

处理：检查微机调速器接线端子、电液转换器等电/机转换装置、导叶接力器变送器、机组功率变送器、水头变送器及调速器内部接线的连接情况，并加以相应的处理

4、调节器输出作较大幅度变动时主配压阀跳动、油管抖动、接力器运动出现过头现象

分析：导叶接力器反应时间常数Ty值偏小

处理：减小电液（机械）随动系统的放大系数，从而使接力器反应时间常数Ty取较大数值

四、运行中调节模式自动切换

调节模式自动切换现象分为以下两种情况：

1、机组并网运行调速器在功率调节模式下工作，自动切换至开度调节模式下工作

分析：机组功率变送器有故障或断线

处理：检查切换后的开度调节模式下的微机调速器读入的机组功率值，若与机组实际功率有较大差别，与导叶实际开度不相适应，则可确认为机组功率变送器有故障或断线，应检查并排除其故障

2、机组并网运行调速器在功率调节或开度调节模式下工作，自动切换至频率调节模式工作

分析：电网频率变化过大或测频环节有故障

处理：机组并入小电网或带孤立负荷，这种切换是合理的，若电网频率变化过大，不必强行切换至功率调节或开度调节模式下工作。

机组并入大电网，若电网频率十分稳定，则这种切换应足够重视，应观察电网频率变化情况，并检查微机调速器的频率测量及显示结果。可将其切换至开度调节/功率调节模式工作，观察一段时间，以确认频率测量环节的工作是否正常。

五、甩负荷过程中出现的不正常现象

其现象分为以下六种情况：

1、甩100%负荷过程中，导叶接力器关闭到最小开度后，开启过于迟缓，或重启过快，使调节时间过长

分析：PID调节程序中负限幅整定不当

处理：合理设定负限幅值

2、甩>75%额定负荷过程中的水压上升值过大

分析：导叶接力器关闭时间过短

处理：检查是否接力器最短关闭时间过短，若是，按调节保证计算，加长导叶接力器关闭时间值

3、甩>75%额定负荷过程中的机组转速上升值过大

分析：导叶接力器关闭时间过长

处理：检查是否接力器最短关闭时间过长，若是，按调节保证计算，缩短导叶接力器关闭时间

4、甩>75%额定负荷过程中的水压上升和/或机组转速上升值过大

分析：两段关闭特性不合要求

处理: 按调节保证计算，调整两段关机速度及拐点，或重新进行过渡过程仿真计算，寻求合理的两段关闭速度及拐点，重新进行整定

5、甩>25%额定负荷时，导叶接力器的不动时间过长

分析：调速器转速死区ix偏大

处理：①检查并减小机械液压系统死区

②适当增大综合放大系数

③适当加大Tn或K D值

6、机组油开关未动作，仍在“合上”位置，但送给调速器的机组油开关接点断开，导致甩负荷或减负荷

分析：机组油开关接点误动作（断开）

处理：①完善机组二次回路电源接线，防止机组油开关辅助继电器误动作

②微机调速器程序中对油开关辅助接点进行断开延时处理（但应慎重）

六、与水头有关的故障现象

水头有关的故障现象分为以下四种情况：

1、开机过程中，机组频率到不了额定频率50Hz

分析：空载开度运行值偏小