微机调速器故障分析及其处理方案

吴星 吴倩 兰熙

摘要：本文主要介绍了水轮机微机调速器在运行中，突发各种故障，该故障是如何产生的，详细叙述了微机调速器故障处理的各种方法等。

关键词：微机调速器;故障;处理方案

1.引言

水轮机调速器虽然在出厂前进行了厂内调试，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。

2.机组自动空载频率摆动值大，并网困难的原因和处理方案

现象1：机组手动空载频率摆动达0.6～1.2Hz，自动空载频率摆动为0.4～0.7Hz

原因：机组手动空载频率摆动大

处理方案：在一次选择PID调节参数（bt、Td、Tn）和调整节流阀来调节接力器反应时间常数，尽量减小机组自动空载频率摆动值

现象2：机组手动空载频率摆动0.3～0.4Hz，自动空载频率摆动小于上述值，但无法未达到国家标准要求

原因：PID调节参数bt、Td、Tn整定不合适

处理方案：改变PID调节参数值，特别注意它们之间的配合。

现象3：机组手动空载频率摆动0.3～0.5Hz，自动空载频率摆动达0.4～0.7Hz，且调整PID调节参数bt、Td、Tn无明显效果

原因：接力器反应时间常数Ty值过大或过小

处理方案：减小或加大接力器反应时间常数。当调节过程中接力器出现频率较高的抽动和过调时，应加大反应值;若接力器动作迟缓，则应减小反应值值。

现象4：机组手动空载频率摆动0.3～0.5Hz，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

原因：接力器至导水机构或导水机构机械/电气反馈有过大的死区

处理方案：处理机械液压系统和反馈机构死区

3.机组并网自动运行时，出现导叶接力器开度自动减少（又称“溜负荷”）现象的原因及处理方案

现象1：接力器开度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

原因：电网频率升高，调速器按静态特性（bp）减小负荷

处理方案：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

现象2：PLC 的位置式PID输出与导叶开度反馈值基本一样，导叶实际开度明显小于位置式PID输出，调速器报随动故障。

原因：接力器的位移传感器移位

处理方案：检查接力器位移传感器，将调速器切至手动运行，调整并固定位移传感器的锁紧定位螺钉，并重新调整接力器的零位和满位

4.导叶接力器呈现跳跃式运动或抖动现象的原因及处理方案

现象1：调速器在较大幅度油管抖动、接力器运动出现过头现象

原因：导叶接力器反应时间常数Ty值偏小

处理方案：使接力器反应时间常数Ty取较大数值

现象2：多出现于开机过程中，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

原因：机组频率信号源干扰

处理方案：机组频率信号均应采用各自的带屏蔽的双绞线接至PLC微机调速器，屏蔽层应接地。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

现象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聯系

原因：接线松动、接触不良

处理方案：检查PLC调速器接线端子、电流转换器等电/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。

5.出现调节模式自动切换故障的原因及处理方案

现象1：调速器在并网后、功率调节模式下工作，自动切换至开度调节模式下工作

原因：机组功率变送器有故障或断线

处理方案：检查切换后的开度调节模式下的PLC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

现象2：调速器由在并入电网、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

原因：电网频率变化过大或测频环节有故障

处理方案：如果并入的是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

如果并入大网，电网频率十分稳定，这种切换应引起重视观察电网频率变化情况，检查PLC微机调速器的频率测量及显示结果。将其切换至开度调节/功率调节模式工作，观察一段时间，以确认测频环节是否正常

6.甩负荷过程中出现不正常现象的原因及处理方案

现象1：甩75%负荷过程中的水压上升值过大

原因：导叶接力器关闭时间过短

处理方案：减小节流阀，重新设定调保时间，加长导叶接力器关闭时间值

现象2：甩75%负荷过程中的机组转速上升值过大

原因：导叶接力器关闭时间过长

处理方案：增大节流阀，重新设定调保时间，缩短导叶接力器关闭时间值

现象3：甩25%负荷时，导叶接力器的不动时间过长

原因：调速器转速死区ix偏大

处理方案：检查并减小机械液压系统死区，加大Tn或KD值

7.产生与水头有关的故障的原因和处理方案

现象1：开机过程中，机组频率到不了额定频率50Hz

原因：开机2设定小于空载开度

处理方案：人工设定的水头值高于实际水头值，开机2设定小于空载开度，需人工设定正确开机2设定值同时修改相应的开机1设定值

现象2：导叶接力器增大不到合理的最大开度

原因：电气开度限制增大不到应有的最大值

处理方案：人工设定的水头值高于实际水头值，使得电气开限最大值偏小，设定正确水头值，加大程序中的电气开度限制大于实际的开度值。

8.微机调速器自报的故障分析和处理方案

现象1：调速器“测频不正常”

原因：测频环节故障，导叶反馈信号线屏蔽不好或A/D转换模块故障或信号连线未接牢。

處理方案：屏蔽线接地，恢复位移传感器供电电源，检查测频板焊点是否虚焊。

现象2：调速器“反馈断线与随动故障”

原因：位移传感器故障或位移传感器信号线断线

处理方案：万用表测量传感器电阻是否为正确的阻值，检查位移传感器的信号线是否接好。

现象3：直流电源指示正常，突然厂用电停时，调速器不能正常工作，处于掉电状态

原因：交直流切换模块损坏

处理方案：交直流切换模块换新处理

9.常见的一些紧急停机故障分析和处理方案

现象1：调试中模拟机组事故或运行中机组事故，但调速器不能紧停。

原因：紧急令未送到调速器的相应输入端，可编程控制器紧急信号未送达紧急停机电磁阀线圈，紧停电磁阀故障或损坏。

处理方案：测量紧急停机电磁阀线圈插头应不带电，如带电，则可编程控制器紧急停机信号送达紧急停机电磁阀线圈，如果不带电，则检查紧急停机继电器故障或继电器输出至紧急停机电磁阀的连线故障，更换急紧电磁阀。

10.结束语

本文主要是针对微机调速器在现场运行时出现的故障，以及处理故障的方法，帮助现场运行人员及时的处理故障，提高现场工作人员的技术能力，保证发电机组安全、可靠运行。

参考文献：

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[2]蔡维由.中小型水轮机调速器的原理调试与故障分析处理[M].北京：中国电力出版社.2006

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[4]和一凡，张江滨.基于状态观测器的调速器液压系统故障诊断[J].电网与清洁能源.2009

[5]沈祖诒.水轮机调节[M]  北京：中国水利水电出版社.2008

（作者单位：武汉市陆水自动控制技术有限公司）