水轮机微机调速器常见故障的处理

水轮机微机调速器常见故障的处理

所谓常见故障是指调速器投运前或大修后经过调整、试验合格，能投入正常运行，在以后的正常运行中，由于调速器部件产品质量问题，机构松脱变位、机械杂质堵塞、参数设置改变等原因引起的故障。为帮助运行人员迅速判断故障原因和故障部位及时排除故障，本节列举了可编程调速器运行时可能发生的故障及处理措施。

(一）开机、并网及空载运行时常见故障

1．上电后出现电气故障无法开机

该故障的可能原因有：

（1）可编程控制器的运行开关未置于“RUN”位置，“RUN”灯未亮，可编程没有投入运行，可能导致电气故障灯亮。

（2）可编程控制器故障，此时可编程故障灯亮。导致可编程控制器故障有多种原因，主要的有模块故障，程序运行超时，状态RAM故障，时钟故障等。此时应先切手动，暂停运行，过一会儿再重新启动，一般即可恢复正常。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）“电气故障”继电器接点粘连或继电器损坏。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（即观察可编程对应输出端口指示灯是否亮）即可判断是否继电器的问题。

（4）测频故障导致“电气故障”灯亮，观察显示屏是否显示“机频故障”。

2．手动开机并网，切至自动后导叶全关

（1）水机自动屏/LCU的停机令未复归。

（2）电气部分连线接触不良、元件损坏。如PLC的调节输出电压未送至综合放大板，功率管损坏短路，或调节阀的线圈与控制信号线接触不良等。

（3）若调节器输出有开机信号，则可能是电液转换部件卡在关机侧，清除电液转换部件故障。

3．发开机令后调速器不响应

（1）调速器没有切为自动状态。手动状态时，切除了电气部分对机械部分的控制，上位机指令不起作用。（2）紧急停机电磁阀没有复归。由于采用具有定位功能的两位置电磁换向阀，紧急停机信号解除后，电磁换向阀保持在原紧停位置，必须在复位线圈通电后，紧急停机功能才能解除。

（3）水机自动屏/LCU的停机令未复归。电站试验、事故检查后，易发生停机令未解除的情况，停机令级别高于开机令，调速器执行停机令。

（4）电液转换部件被机械杂质卡住。在机组运行初期易出现。

4．开机后，机组频率稳定值小于50HZ

（1）调速器未投入跟踪网频时，频率给定值小于50HZ时。可人工调整（增加）按频率给定值调节机组频率；若自动准同期装置投入也会增减频给。

（2）空载开限值小于实际空载开度，故机组频率小于50HZ，适当调大空载开度限制值。

（3）人工给定水头信号时，可能水头给定值偏小，导致空载开限低，调整水头值。

5．机组自动空载频率摆动值过大

（1）如果手动空载频率摆动值过大，例如：在0.5～1.0HZ，而自动空载频率摆动在0.5HZ以上，这是由于机组结构和水流等因素造成，调整调节参数KP、KI和KD有可能使空摆减小一些，调整原则是使调速器动作加快。即适当增大KP和KI整定值。增大KD效果比较明显。若摆动值偏大而且等幅摆动，周期短，可能是调节参数设置不当，适当减少KI。若摆动值偏大，而摆动周期长，可能是随动系统放大系数偏小所至，适当增大随动系统中的放大系数。

（2）调节参数设置不当

积分系数偏大：积分系数过大系统表现为较大的滞后特性，机组频率可能出现较大的等幅振荡；

比例系数偏大：比例系数过大，意味着较的频率偏差也会有较大的调节信号输出，因过调节而造成机频多次振荡。（3）随动系统放大倍数偏小，死区补偿不足。由于中位密封的需要，各种液压滑阀处于中位时有一定的搭叠量，控制时需由电气部分进行死区补偿。较大的死区会使得机组频率等幅振荡，死区越大，振荡幅值越大。

（4）机组频率信号源受到干扰，导致机频无规则的摆动。常见的问题有：频率线未用屏蔽线或屏蔽线接地不良，或一根频率线悬空；频率信号线与动力线近距离并行；在机组首次开机时残压太低；电站中大功率电气设备启停、直流继电器或电磁铁吸/断造成的强脉冲电磁干扰等。

（5）接力器与导水机构间有过大的机械死区。这种情况下，调速器手动时机组频率摆动可达0.2～0.3Hz甚至更大，自动时机组频率摆动则大于或等于上述值，调节PID参数也无明显效果，应停机检查并处理。

（6）导叶位移传感器松动或在某区域接触不良，使得反馈信号不是随接力器的行程线性变化，甚至造成反馈信号无规则的跳动。

（7）调速器至接力器的油管路中存在空气，导致接力器的不规则抽动。

（二）机组带负荷运行时常见故障

1．溜负荷

所谓溜负荷是指在系统频率稳定，也没有进行减负荷操作的情况下，机组负荷全部或部分自行卸掉。其原因可能有：

（1）电液转换部件卡在偏关侧，此时开机侧线圈虽有电压，而接力器却一直向关机方向运动，导致机组负荷全部卸掉。

（2）综合放大板开启方向功率放大管损坏，造成调速器只能关，不能开。当系统频率稍高时，调速器会不断自行关小导叶，使机组卸掉部分负荷；但当系统频率稍低时，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随之增大减少，就可作出判断。

（3）导叶位移传感器因定位螺钉松动，导致传感器传动部分移位，致使传感器输出的反馈值大于实际导叶开度，此时，并网运行机组将自行卸掉部分负荷。

（4）因干扰或其他原因导致机频的测频出错。若瞬时的干扰使调速器测得一个较高频率，则调速器因频率升高而关闭导叶，由于功给仍保持原值，导叶又会慢慢恢复到原有开度。

与溜负荷相对应的是自行增负荷故障，其原因与上述分析类似，但方向相反。

2．接力器抽动

其故障原因可能有：

（1）位移传感器松动或在某区域接触不良，使得反馈信号时有时无，产生错误的反馈信号，引起接力器的抽动。（2）随动系统死区补偿过大，使接力器在调节时出现过调，导致抽动。

3．负荷突减至零并能稳定运行

（1）一般是断路器辅助接点接触不良。

（2）可能是断路器位置信号回路断开。

4．调速器不能紧急停机

调速器不能紧急停机的主要原因可能有：

（1）紧急停机令没有送到微机调速器的相应输入端。可观察紧停指示灯是否亮或用万用表测量。

（2）紧急停机信号未送达紧急停机电磁阀线圈。可测量紧急停机电磁阀线圈插头是否带电。如未带电，可能是相应连接线连接错误或接线松动。

（3）如紧急停机电磁阀线圈插头有电，而接力器不关机，则可能是紧急停机电磁阀故障或损坏。可检测线圈电阻以判断线圈是否断线。如线圈正常，应检查电磁阀芯是否卡死，液压系统有无故障。

（三）甩负荷及停机过程中的不正常现象

（1）甩负荷时，机组转速上升过大，超过调保计算给定值。可能是调整关闭时间的限位机构松动，使接力器关闭过慢，重新调整接力器关闭时间。

（2）甩负荷时蜗壳压力上升过大，超过调保计算值，可能是调整接力器关闭时间的限位机构松动。使接力器关闭过快。重新调整接力器关闭时间。

（3）甩负荷过程中，超过3%的波峰多于2次且转速波动大，调节时间长，原因详见空载转速摆动值偏大一节。（四）水轮机微机调速器自检发现的故障及处理原则

现代水轮机微机调速器，不论大型中小型都设置有故障自诊断功能，大型调速器一般设置的检测项目多一些，灵敏度和准确率可能高一些，中小型水轮机微机调速器的设置的自检项目数少，各调速器厂生产的产品还不尽相同，但一般设置了如下故障自诊断项目：

（1）机频和网频信号输出突然消失或变化；

（2）导叶位置传感器输出突变或消失；

（3）水头信号突变或消失；

（4）主配压阀卡阻；

（5）电液随动系统故障（包括电液转换部件故障）；

（6）计算机主要模块故障。

微机调速器检测到以上故障后，均会自动作出处理，例如：自动转入手动运行并发出故障报警信号。各生产厂家的处理措施不尽相同，但一般产品产品说明书中会说明故障的相应处理措施。不论那种自检出的故障，都会以有故障报警信号送到中控室或上位机，运行人员接到报警以后，无论调速器是否自动排除故障，运行人员都必须检查故障是否排除，未能排除的故障应即时处理。