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1、第一节 水轮机调速器的组成和作用水轮机调节系统是由调节控制器、液压随动系统和调节对象组成的闭环控制系统。通常我们把调节控制器和液压随动系统统称为水轮机调速器水轮机调速器作用是保证水轮发电机的频率稳定、维持电力系统负荷平衡，并根据操作控制命令完成各种自动化操作，是水电站的重要基础控制设备。1、 调速器的基本作用是：(l) 能自动调节水轮发电机组的转速，使其保持在额定转速允许偏差内运转，以满足电网对频率质量的要求。(2) 能使水轮发电机组自动或手动快速启动，适应电网负荷的增减，正常停机或紧急停机的需要。(3) 当水轮发电机组在电力系统中并列运行时，调速器能自动承担预定的负荷分配，使各机组能实现经济
2、运行。(4) 能满足转桨式、冲击式水轮机双重协联调节的需要。2、分类；水轮机调速器的分类方法较多，按调节规律可分为 PI 和 PID 调速器；按系统构成分为机械式调速器（机械飞摆式）、电液式调速器及微机调速器； 实际应用中常用是以下几种区分方式： 1、按我国水轮机调速器国家型谱以及调速器行业规范，调速器分为：中、小型调速器；冲击式调速器；大型调速器等。中、小型调速器以调速功大小来区分，冲击式调速器以喷针及折向器数目来区分，大型调速器以主配压阀名义直径来区分。 调速器分类表 2、微机调速器依据调节器（电气部分）及机械液压系统（机械部分）的不同形式，有以下区分： 2.1 按调节器的硬件构成有单片机
3、、工控机、可编程控制器三大类调节器。其中单片机、单版机构成的调节器由于可靠性差、故障率高等多方面原因，已趋于淘汰。目前可编程控制器以其高度的可靠性成为调节器构成首选。 2.2 机械液压系统依据电液转换电液转换方式分为：电液转换器类、电机类、比例伺服阀类、数字阀类。其中电液转换器类已基本为市场淘汰，其他几种均有不同厂家生产。 3、按照调速器的适用机组类型分为：冲击式调速器、单调、双调。冲击式调速器适用于冲击式水轮发电机组；单调适用于无轮叶调节的混流式、轴流定桨式等水轮发电机组；双调适用于有轮叶调节的轴流转桨式、灯泡贯流式水轮发电机组。第二节 调速器的操作一、调速器的基本参数1、调速器型号；DFW
4、SF-100-6.3-STARS2、主配压阀直径；100mm3、额定工作油压；6.3 Mpa4、外部电源； 交流 50Hz， 220V10%直流 220V10%二、调速器特性调速器的转速死区0.03%，轮叶接力器随动系统不准确度不超过 1.5%，空载自动运行频率摆动值小于0.15% 。三、电气部分操作1、上电 先合上交流，后合上直流电源开关，“DC220V”、“AC220V”灯亮，若不正常，应清除相应部分故障。2、开机 先检查调速器是否切到“远方控制”，导、桨叶是否在自动位。调速器在接到开机令时，导叶开至“启动开度 1”，经一段时间（小于 60 秒）后开始检测机频，当机频45Hz，导叶关至“启
5、动开度 2”，调速器进入空载工况并投入 PID 调节，机组转速跟踪系统频率（或 50Hz）；当导叶开度开至“启动开度 1”后经过 60 秒机频仍然小于 45 Hz，则调速器自动关机。此时，“开机”令若仍然存在则调速器再次开机；若无“开机”令，则调速器保持停机状态不变。3、并网 频率调节是在并网前使用,并网后可为功率调节或开度调节开度调节：导叶开度为给定的开度，负荷随水头变化而变化。功率调节：负荷为给定负荷，导叶开度随水头变化而变化，保证机组负荷为给定负荷，一般情况下功率调节时导叶动作比较频繁。 4、停机 当机组运行在空载工况时，调速器接到停机令后，导叶全关，随后桨叶开至预开度，工作在频率模式。
6、当机组运行在负载工况时，调速器接到停机令，导叶关至第二开机开度（防止进相运行）。待机组出口开关分离后，导叶全关，随后桨叶开至预开度，调速器回到停机等待状态，工作于频率模式。第三节 微机调速器调试中的故障分析微机调速器由于采用高可靠性的可编程控制器等作为调节器，并设计了少量的合理外围电路，电气部分故障率比较低，偶尔出现的异常现象，大部分是由于接触不良和设置有误造成，所以调试中出现问题后，应先检查相应的电源和信号电缆是否连接正确，端子、插座是否牢固连接，测量信号是否正确等。具体可能遇到的故障主要有如下情况：一、机频显示为零，调速器机频测量故障对这种故障首先应根据具体测频方式进行故障排查：1、对于采
7、用可编程高速输入口及软件测频的微机调。应检查输入信号灯是否闪烁，如无闪烁，说明无测频信号输入，这时需检查接口功能板上的整形及分频电路的输出，以及其输入接口，以判断是信号连线未连接好，还是元件损坏所至。2、对新安装的机组或大修机组因长时间停机，发电机剩磁消失，可能致使机端电压低于 0.2V，造成测频单元整形电路不能正常工作，故人机界面上机频显示为零，且出现机频故障报警信号。对此，应适当给发电机充磁。3、还可能是机组电压互感器（PT）断线或机频测频隔离变压器断线等造成没有机组频率信号。这种情况可通过测量测频输入端有无信号、再逐步排查。二、给上电源后电气故障灯亮这种故障可能的原因有： 1、可编程控制
8、器的运行开关未置于“RUN”位置，因而发生电气故障灯亮。此时可观察可编程“运行” （RUN）灯是否亮。如果“RUN”灯未亮，说明可编程没有投入运行，出现电气故障灯亮是可能的，只要把运行开关切到“运行” 即可。2、可编程控制器故障，此时可编程故障灯亮，导致这种故障的还有多种原因，其中主要的有可编程各模块故障，程序运行超时，状态 RAM 故障，时钟故障等。此时一般应先切手动，暂停运行，过一会儿再重新启动，如果不是常驻性故障，可能是瞬时受异常干扰所致，通常重启后恢复正常。如果是常驻性故障，应检查相关模块运行指示灯是否正常，对不正常的模块应进行更换。3、也可能是“电气故障 ”继电器接点粘连或继电器损坏
9、。此时可检查可编程控制器“电气故障 ”端子是否有“电气故障”的信号输出（即可观察对应可编程输出端口指示灯是否亮）即可判断是否继电器的问题。4、也可能是测频故障导致“电气故障” 灯亮，不过这种情况多半伴有“测频故障 ”信号报警。三、自动开机接力器不能开启这种故障可能有如下几种原因:1、对于自动/手动控制需要由 手/自动切换开关 控制的微机调速器,是否 手/自动切换开关 未切换到自动位。2、是否因事故（或模拟事故）导致紧急停机电磁阀动作，而开机前，没有复位紧急停机电磁阀，因而自动开机接力器不能开启。3、开机信号未送至调速器。对此应检查调速器开机令输入端是否有开机信号（即可编程控制器开机令输入端口指
10、示灯是否亮）即可判断。若指示灯亮未亮，应检查其连接电缆是否未接牢或者断线。4、检查引导阀是否卡住。4 号机组开机是经常会遇到因为导叶配压阀的引导阀卡阻而造成无法开机，如果是因为引导阀卡阻造成的，可先将调速器上导叶 手/自动转换开关 切换到手动位置，手动用操作手柄轻轻往关方向带动，使引导阀恢复正常，在切到自动位。四、调速器不能紧急停机调试中模拟机组事故或运行中机组事故，但调速器不能紧急停机。这种事故的主要原因可能有：1、紧急停机令没有送到微机调速器的相应输入端。这可能是信号连线不正确或接线松动所致，可观察可编程控制器对应输入端指示灯是否亮即可判断。2、可编程控制器紧急停机信号未送达紧急停机电磁阀
11、线圈。这中间有可能是紧急停机继电器故障（如触点粘合、继电器损坏）或继电器输出至紧急停机电磁阀的连线故障（断线或接线不牢），此时测量紧急停机电磁阀线圈插头应不带电。3、紧急停机电磁阀故障或损坏。当测量紧急停机电磁阀线圈插头有电，而接力器不关机，则多半原因是紧急停机电磁阀故障，有可能是线圈断线（可检测线圈电阻加以判断）或者是电磁阀芯卡阻。电磁阀阀芯卡阻通常是由于油质太脏或者运行中长期没有发生事故紧急停机，运行人员又没有在机组停机时定期操作紧急停机电磁阀导致的。对此应解体、清洗后重新组装。五、导叶反馈故障及处理调速器出现导叶反馈故障在微机调也有多种原因，其中主要的有：1、导叶反馈断线（2 号机组已经
12、出现过因为导叶反馈信号中断事故停机，原因就是导叶反馈信号的一个接头脱落）；2、导叶反馈传感器供电电源故障或电源线掉线；3、导叶反馈信号线屏蔽不好，受到强电磁干扰；4、对导叶反馈进可编程控制器的微机调，也可能是 A/D 转换模块故障或信号连线未接牢。对原因（1）和（2）只要检查反馈信号线和电源线就可确定；对于原因（3）应检查屏蔽线是否单端接地，接地是否接牢；对原因（4）可检查 A/D 转换器的输入及微机调导叶开度的指示值是否一致就可判定。第四节 调速器运行中的故障分析及处理水轮机调速器虽然在出厂前进行了厂内调试，到电站安装后又进行了电站现场调试，应该说大多都能安全稳定运行。但是由于水轮机调节系统
13、是一个由调速器和被控对象组成的一个时变、非线性和含非最小相位的系统，因而还可能发生这样或那样的故障，下面就运行可能发生的一些主要故障作进一步的分析。一、自动空载时机组频率和接力器发生摆动机组转速和接力器发生非周期性摆动1、调速器反馈系统存在非线性，或反馈传感器在某区域接触不良反馈系统存在的非线性，相当于反馈信号强弱随着接力器行程不是线性变化；而反馈传感器在某区域接触不良，可能导致反馈信号时有时无。这些都将导致产生不正常的调节信号，如果这种情况恰好在空载开度范围内，则将引起空载接力器和机组频率的非周期摆动。处理对策是：重新进行整机静态特性测试，检查非线性和反馈传感器工作情况，找出具体原因，加以解
14、决。2、 调速器伺服系统油路（尤其是主配至接力器油管路）中存在空气由于伺服系统油路中存在空气，使调节中空气受压缩，而调节结束时，受压缩的空气膨胀，导致压力下降，致使接力器活塞两腔压力不平衡，引起接力器摆动。对此，可在机组停机和主阀关闭的情况下将调速器切为手动控制，然后手动操作使接力器活塞来回移动几次，以排除油路中残存的空气。二、机组自动开机后，转速达不到额定值机组自动开机后，转速达不到额定转速，对不同调速器，可能有不同的原因：1、水头监测值不正确或水头人工设定值不准确当水头监测值或水头人工设定值高于实际水头值时，将导致自动按水头整定的空载开度比实际的空载开度小，致使机组开机后，转速达不到额定值
15、（对微机调）。对此主要是要改进水头监测的准确性；对人工设定水头值，应根据实际水头正确整定。2、 进水口拦污栅严重堵塞进水口拦污栅严重堵塞，造成水轮机实际工作水头下降，导致整定的空载开度比实际空载开度小，造成机组开机后转速达不到额定值。对此，在当时运行中可适当增大空载开度，以保证机组达到额定转速。但要根本上解决问题，还要及时清污以防止拦污栅堵塞。同时要随时根据实际水头，重新设定空载开度。三、机组并网运行发生自动溜负荷所谓溜负荷是指在系统频率稳定，也没有操作减负荷的情况下，机组原先所带的负荷全部或部分自行卸掉。这种情况可能的原因有：1、 电液转换元件卡阻于偏关侧当电液转换元件卡阻于偏关侧时，此时平
16、衡表通常有开的调节信号，而接力器却一直往关的方向运动，导致机组所带的负荷全部卸掉（对电调和微机调）。这种情况应当先切至机械手动，再检查并排除电液转换元件卡阻现象（如对电液伺服阀解体清洗，组装调试），同时还应切换并清洗滤油器。2、 综合放大器开启方向功率放大器损坏当微机调或电调的综合放大器开启方向功率放大三极管损坏时，将造成调速器不能开，但只能关。这种情况遇到干扰或系统频率稍微升高一点时，调速器则自行关小导叶，使机组卸掉部分负荷。但当系统频率稍低一点时，它又不能开大导叶，增加负荷。对此情况，可以人为增减功率给定，检查接力器开度能否增大减少，就可判别是否综合放大器功率放大三极管损坏。对损坏的功率放大三极管应在停机或切机械手动运行时进行更换。3、 导叶反馈传感器移位运行中当导叶反馈传感器因锁紧定位螺钉松动导致传感器移位，致使传感器输出的反馈值比实际导叶开度大，此时，并网运行机组将自行卸掉部分负荷。对此，应检查反馈传感器输出电平与导叶接力器实际行程。若二者不一致，且
