微機調速器故障分析及其處理方案

吳星 吳倩 蘭熙

摘要：本文主要介紹了水輪機微機調速器在運行中，突發各種故障，該故障是如何產生的，詳細敘述了微機調速器故障處理的各種方法等。

關鍵詞：微機調速器;故障;處理方案

1.引言

水輪機調速器雖然在出廠前進行了廠內調試，安裝后又進行了電站現場調試，應該說大多都能安全穩定運行。但是由于水輪機調節系統是一個由調速器和被控對象組成的一個時變、非線性和含非最小相位的系統，因而還可能發生這樣或那樣的故障，下面就運行可能發生的一些主要故障作進一步的分析。

2.機組自動空載頻率擺動值大，并網困難的原因和處理方案

現象1：機組手動空載頻率擺動達0.6～1.2Hz，自動空載頻率擺動為0.4～0.7Hz

原因：機組手動空載頻率擺動大

處理方案：在一次選擇PID調節參數（bt、Td、Tn）和調整節流閥來調節接力器反應時間常數，盡量減小機組自動空載頻率擺動值

現象2：機組手動空載頻率擺動0.3～0.4Hz，自動空載頻率擺動小于上述值，但無法未達到國家標準要求

原因：PID調節參數bt、Td、Tn整定不合適

處理方案：改變PID調節參數值，特別注意它們之間的配合。

現象3：機組手動空載頻率擺動0.3～0.5Hz，自動空載頻率擺動達0.4～0.7Hz，且調整PID調節參數bt、Td、Tn無明顯效果

原因：接力器反應時間常數Ty值過大或過小

處理方案：減小或加大接力器反應時間常數。當調節過程中接力器出現頻率較高的抽動和過調時，應加大反應值;若接力器動作遲緩，則應減小反應值值。

現象4：機組手動空載頻率擺動0.3～0.5Hz，自動空載頻率擺動大于等于上述數值，調PID參數無明顯改善

原因：接力器至導水機構或導水機構機械/電氣反饋有過大的死區

處理方案：處理機械液壓系統和反饋機構死區

3.機組并網自動運行時，出現導葉接力器開度自動減少（又稱“溜負荷”）現象的原因及處理方案

現象1：接力器開度與電網頻率的關系正常，調速器由開度/功率調節模式自動切至頻率調節模式工作

原因：電網頻率升高，調速器按靜態特性（bp）減小負荷

處理方案：被控機組并入大電網運行，且不起電網調頻作用，可取較大的bp值，并使調速器在開度模式或功率模式下工作

現象2：PLC 的位置式PID輸出與導葉開度反饋值基本一樣，導葉實際開度明顯小于位置式PID輸出，調速器報隨動故障。

原因：接力器的位移傳感器移位

處理方案：檢查接力器位移傳感器，將調速器切至手動運行，調整并固定位移傳感器的鎖緊定位螺釘，并重新調整接力器的零位和滿位

4.導葉接力器呈現跳躍式運動或抖動現象的原因及處理方案

現象1：調速器在較大幅度油管抖動、接力器運動出現過頭現象

原因：導葉接力器反應時間常數Ty值偏小

處理方案：使接力器反應時間常數Ty取較大數值

現象2：多出現于開機過程中，機組轉速未達到額定轉速，殘壓過低;或機組空載，未投入勵磁、機組大修后第一次開機，殘壓過低

原因：機組頻率信號源干擾

處理方案：機組頻率信號均應采用各自的帶屏蔽的雙絞線接至PLC微機調速器，屏蔽層應接地。頻率信號線不要與強動力電源線或脈沖信號線平行、靠近布置

現象3：抖動現象無明顯規律，似乎與機組運行振動區、運行人員操作有一定聯系

原因：接線松動、接觸不良

處理方案：檢查PLC調速器接線端子、電流轉換器等電/機轉換裝置、導葉接力器變送器、機組功率變送器、水頭變送器及調速器內部接線的連接情況，并加以相應的處理。

5.出現調節模式自動切換故障的原因及處理方案

現象1：調速器在并網后、功率調節模式下工作，自動切換至開度調節模式下工作

原因：機組功率變送器有故障或斷線

處理方案：檢查切換后的開度調節模式下的PLC微機調速器讀入的機組功率值，若與機組實際功率有較大差別，與導葉開度不相適應，則可確認為機組功率變送器有故障或斷線，應檢查并排除其故障

現象2：調速器由在并入電網、功率調節或開度調節模式下工作，自動切換至頻率調節模式工作

原因：電網頻率變化過大或測頻環節有故障

處理方案：如果并入的是小電網或帶孤立負荷，這種切換是合理的，若電網頻率變化過大，不必強行切換至功率調節或開度調節模式下工作

如果并入大網，電網頻率十分穩定，這種切換應引起重視觀察電網頻率變化情況，檢查PLC微機調速器的頻率測量及顯示結果。將其切換至開度調節/功率調節模式工作，觀察一段時間，以確認測頻環節是否正常

6.甩負荷過程中出現不正常現象的原因及處理方案

現象1：甩75%負荷過程中的水壓上升值過大

原因：導葉接力器關閉時間過短

處理方案：減小節流閥，重新設定調保時間，加長導葉接力器關閉時間值

現象2：甩75%負荷過程中的機組轉速上升值過大

原因：導葉接力器關閉時間過長

處理方案：增大節流閥，重新設定調保時間，縮短導葉接力器關閉時間值

現象3：甩25%負荷時，導葉接力器的不動時間過長

原因：調速器轉速死區ix偏大

處理方案：檢查并減小機械液壓系統死區，加大Tn或KD值

7.產生與水頭有關的故障的原因和處理方案

現象1：開機過程中，機組頻率到不了額定頻率50Hz

原因：開機2設定小于空載開度

處理方案：人工設定的水頭值高于實際水頭值，開機2設定小于空載開度，需人工設定正確開機2設定值同時修改相應的開機1設定值

現象2：導葉接力器增大不到合理的最大開度

原因：電氣開度限制增大不到應有的最大值

處理方案：人工設定的水頭值高于實際水頭值，使得電氣開限最大值偏小，設定正確水頭值，加大程序中的電氣開度限制大于實際的開度值。

8.微機調速器自報的故障分析和處理方案

現象1：調速器“測頻不正常”

原因：測頻環節故障，導葉反饋信號線屏蔽不好或A/D轉換模塊故障或信號連線未接牢。

處理方案：屏蔽線接地，恢復位移傳感器供電電源，檢查測頻板焊點是否虛焊。

現象2：調速器“反饋斷線與隨動故障”

原因：位移傳感器故障或位移傳感器信號線斷線

處理方案：萬用表測量傳感器電阻是否為正確的阻值，檢查位移傳感器的信號線是否接好。

現象3：直流電源指示正常，突然廠用電停時，調速器不能正常工作，處于掉電狀態

原因：交直流切換模塊損壞

處理方案：交直流切換模塊換新處理

9.常見的一些緊急停機故障分析和處理方案

現象1：調試中模擬機組事故或運行中機組事故，但調速器不能緊停。

原因：緊急令未送到調速器的相應輸入端，可編程控制器緊急信號未送達緊急停機電磁閥線圈，緊停電磁閥故障或損壞。

處理方案：測量緊急停機電磁閥線圈插頭應不帶電，如帶電，則可編程控制器緊急停機信號送達緊急停機電磁閥線圈，如果不帶電，則檢查緊急停機繼電器故障或繼電器輸出至緊急停機電磁閥的連線故障，更換急緊電磁閥。

10.結束語

本文主要是針對微機調速器在現場運行時出現的故障，以及處理故障的方法，幫助現場運行人員及時的處理故障，提高現場工作人員的技術能力，保證發電機組安全、可靠運行。

參考文獻：

[1]魏守平.現代水輪機調節技術[M].武漢：華中科技大學出版社.2012

[2]蔡維由.中小型水輪機調速器的原理調試與故障分析處理[M].北京：中國電力出版社.2006

[3]王榮杰，胡清.基于知識的故障診斷方法的發展現狀與展望[J].微計算機信息.2006

[4]和一凡，張江濱.基于狀態觀測器的調速器液壓系統故障診斷[J].電網與清潔能源.2009

[5]沈祖詒.水輪機調節[M]? 北京：中國水利水電出版社.2008

（作者單位：武漢市陸水自動控制技術有限公司）