1、XXX水電站調速器實驗高志云2013/10/15目錄1實驗目的12靜態實驗(無水實驗)22.1 試驗前的檢查22.2 接力器電氣反饋傳感器調整試驗32.3 遠方信號校驗試驗42.4 測頻回路試驗52.5 齒盤測頻試驗62.6 模擬動作試驗62.7 插值運算參數校核試驗82.8 調節模式切換試驗92.9 電源消失試驗92.10 故障、事故試驗92.11 靜特性試驗102.12 模擬甩負荷試驗102.13 通訊試驗113動態實驗 （充水后實驗）113.1 手動開、停機試驗113.2 自動開停機試驗123.3 空載擾動檢查試驗133.4 空載擺動試驗143.5 甩負荷試驗144 微機調速器故障分析及

2、對策154.1 機組自動空載頻率擺動值大154.2 與水頭有關的故障154.3 機組并網運行接力器開度自行減小164.4 調速器接力器抖動174.5 甩負荷故障174.6 調節模式自動切換184.7 微機調速器自行檢出的故障194.8 微機調速器運行時的監視參量191實驗目的為了檢驗調速器性能的優劣，在正式投入運行前必須進行一系列調整實驗，合理的選擇整定調速器的各種調節參數，使其具有良好的靜、動態特性，從而保證水輪發電機組安全可靠運行。2靜態實驗(無水實驗)2.1 試驗前的檢查2.1.1 電氣柜、機械柜安裝 電氣柜安裝于電站屏柜布置層，不得與大電流、大功率設備，如勵磁系統安裝在一起。柜體安裝牢

3、固，采用螺釘（或焊接方式）固定與基礎板上，柜體包括柜體活動部分（前后門）必須可靠接地。2.1.2 線路檢查安裝單位電纜接線已經結束，安裝檢查工作已經結束。調速器交、直流220V輸入電源線由獨立電纜線輸入，進入指定接線端子。核實LCU輸入調速器的離散量接點（開機令、停機令、增減負荷令、緊急停機令）、來自鎖錠位置的接點和機組出口斷路器接點必須為無源接點。 調速器信號輸入屏蔽線按照要求接入，電纜屏蔽線應單邊接入調速器接地端子，并且不得與動力線同用一根電纜。2.1.3 安全檢查發電機開關跳開、閘刀已拉開。工作門全關、閘門落下（或蝴蝶閥已經全關），壓力鋼管處于無水狀態。水車室、轉輪室內不得有人工作。調速

4、器靜態試驗工作票已開。有關人員確認調試人員可以開始工作。油壓裝置處于正常自動運行狀態 2.1.4 上電檢查上電前，斷開調速器柜內主設備電源輸入端（位移傳感器電源、接近開關電源等）。通入交直流220V電壓，測量上一步驟中斷開各端電源電壓是否正確，并記錄當前工作電源的電壓值 。在開度傳感器側測量與傳感器接線電纜電源值（與設計傳感器電源相同）。檢查完畢，斷開電源，恢復線路 。上電后，觀察10分鐘，無明顯燒焦、異味、放電聲等。2.2 接力器電氣反饋傳感器調整試驗調速器處于機手動狀態。導葉（槳葉）開度傳感器行程反饋的調整 ：A、精密電阻型傳感器 手動將導葉（槳葉）關到全關位置，穩定之后，旋開可變電阻的固

5、定螺絲（共有2個），調整傳感器電位器，使其輸出電壓值為0.15V±0.02，鎖緊固定螺絲。 手動將導葉（槳葉）開到全開位置，穩定之后，調整印制板上的可調電阻，使其輸出電壓值為9.88V±0.02。 調整結束后，來回開啟和關閉接力器，反復校核調整值。B、直線位移傳感器和拉線式位移傳感器手動將導葉（槳葉）關到全關位置（傳感器伸出本體為開啟方向），穩定之后，再開到全開位置，保證導葉（槳葉）全行程在傳感器的正常工作行程之內。記錄全關、全開位置穩定時程序監視到的反饋數據，通過程序調整使導葉（槳葉）全關、全開位置對應開度數值為0100%,全關范圍00.50%，全開范圍99.00%100

6、%之內。C、角位移傳感器角位移傳感器裝有變程輪，其作用為將接力器直線行程轉換為120度的角度位移。導葉和槳葉開關機時間整定,分段關閉時間的整定。注意事項：調速器發生誤動作，相當一部分問題由直線位移傳感器安裝未校平，不牢固引起，因此，建議安裝或檢修時，將傳感器本體校水平。出現誤動作的主要現象有：誤開機、誤發機頻故障、顯示屏顯示錯誤值等等諸多問題。2.3 遠方信號校驗試驗遠方開機令、停機令、增減有功指令、緊急停機命令、急停復歸命令等開入量，觸摸屏顯示正確，與設計功能點對應。（與監控設備單位配合）斷路器接點從發電機出口斷路器輔助接點直接引入，不得從繼電器轉接獲得此接點。鎖錠投入、拔除信號可以直接從鎖

7、錠的位置行程開關處接線，也可以從監控開出擴展得到此信號。2.4 測頻回路試驗 做測頻回路試驗時，將接力器開啟至大于6%的開度位置，調速器置手動，斷路器處于“分”位置。2.4.1 機頻測量試驗機頻測量試驗即網頻端不施加頻率信號。斷開外部機組PT信號線，使用信號發生器發出模擬機頻信號，將信號發生器頻率信號接入單相調壓器輸入端，調節輸出端電壓為0.3V接入調速器機頻端子，依次改變機頻在10Hz-95Hz間發頻。2.4.2 網頻測量試驗 斷開外部電網PT信號線，使用信號發生器發出模擬網頻信號，將信號發生器頻率信號接入單相調壓器輸入端，調節輸出端電壓為0.3V接入調速器網頻端子，依次改變“網頻”在48H

8、z-52Hz間發頻。以上測量發頻值與收頻值最大偏差不得大于0.02Hz。2.4.3 模擬實際機端電壓頻率測量試驗模擬實際機端電壓頻率測量試驗即拆除上述1、2項試驗接線，將市電接入調壓器輸入端，將輸出端電壓調節至120V，接入機頻和網頻輸入端，觀察10分鐘，記錄機頻與網頻變化最大值與最小值。2.5 齒盤測頻試驗 從用戶得到機組額定轉速（錦東機組額定轉速166.7r/min）以及齒盤齒數（1、2號機72齒，3、4號機36齒），經換算得出相當于齒盤旋轉時的模擬頻率值。用頻率發生器模擬齒盤信號，觀察頻率測量是否正確。 采用頻率發生器接入電壓整形板后接入調速器齒盤測頻開關輸入端子。2.6 模擬動作試驗

9、2.6.1 機械開限增減試驗（帶機械開限調速器） 動作機械開限電磁閥，觀察機械開限開關方向是否正確。開限范圍是否正確，開限刻度讀數是否正確。2.6.2 緊急停機實驗將導葉開啟到30%，按下“緊急停機”按鈕，導葉應快速關至全關；按“急停復歸”按鈕，緊急停機電磁閥應復歸，導葉能自由開啟。將導葉開啟到全開位置，按下“緊急停機”按鈕，導葉至全關，測量紀錄導葉兩段關閉時間，同時測量開機時間，如果不符合要求，需機械調整，記錄最終的調整時間。2.6.3 手自動切換試驗將機械開限開啟至80%。模擬開機至空載狀態，模擬合斷路器，此時為開度模式。操作按鈕，切換導葉“自動”、“手動”，觀察切換前后導葉的實際開度，同

10、時觀察指示燈顯示、繼電器動作情況。切換前后，導葉開度無明顯擾動（導葉變化應小于1%），指示燈顯示、繼電器動作應正確。2.6.4 模擬動作試驗機械開限全開，調速器切到自動方式，由信號發生器發出模擬機頻，網頻PT接入。由中控室（或LCU）向調速器發出“開機”、“合斷路器”、“停機”、“增加”、“減少”等命令，觀察調速器在各種工況下工作狀態，并記錄波形，分析實際數據。2.7 插值運算參數校核試驗 2.7.1 起動開度校核試驗從電廠處獲得確切的不同水頭對應的開機空載開度曲線。據此，確定第一開機度和第二開機度接點值。輸入不同水頭，自動開機至空載狀態。觀察紀錄不同水頭下的起動開度YKJ1、起動開度YKJ2

11、是否符合曲線要求。2.7.2 最大出力限制線校核試驗從電廠處獲得確切的不同水頭對應的最大出力限制曲線。模擬合上油開關，讓調速器進入模擬負載狀態。輸入不同水頭，在不同的水頭下操作，操作導葉增/減開關，模擬增加負荷至最大值，檢查是否與曲線符合。2.7.3 電氣協聯關系試驗（軸流式雙調機組 ）從用戶獲得確切的導葉和槳葉的協聯關系曲線，檢查并核定程序中的協聯表格值。調速器處于“自動”工況，開限L=100%，功率給定PG=0%，機頻信號fj=50.00HZ。導葉在不同開度位置下，調整不同水頭值，記錄槳葉開度，檢查是否與曲線符合。2.8 調節模式切換試驗調速器工作在模擬負載狀態下。操作調速器觸摸屏上模式切

12、換按鍵，手動進行模式切換，觀察導葉開度變化，檢查是否有擾動。手動模式切換使調速器工作在開度或功率模式下。機頻超出50±0.5HZ時，觀察調速器是否自動切換至頻率模式。在功率模式下，模擬功率故障，觀察調速器是否自動切換至開度模式。2.9 電源消失試驗 調速器工作在模擬負載狀態。（斷路器合，機頻50Hz）先后切除直流、交流電源，觀察接力器變化情況，檢查是否有明顯擾動。先后接通交流、直流電源，觀察接力器變化情況，檢查是否有明顯擾動。2.10 故障、事故試驗調速器工作于模擬負載狀態，自動工況。分別斷開網頻信號、功率反饋、故障燈應閃爍，發出故障報警。斷開機頻信號線，調速器維持原位，同時發出報警

13、信號。斷開導葉反饋信號，槳葉反饋信號（雙調機組），調速器自動切至機手動，同時發出報警信號。PLC程序內置PLC故障位，模擬PLC故障，調速器自動切至機手動，同時發出報警信號2.11 靜特性試驗1、調速器處于“自動”工況，負載狀態，參數設置為：永態轉差率bp=4%，PID系數kp=10、ki=10、kd=0，開限=100%，YG=50%，fj=50.00HZ，PG=0，FG=50.00HZ。2、將機頻fj從50.00開始，以0.001Hz遞增或遞減，每間隔0.20Hz記錄一次，使接力器行程單調上升或單調下降一個來回，錄波并記錄機頻fj和相應導葉行程值。3、根據記錄數據采用一次線性回歸法計算調速器

14、轉速死區是否符合標準。實驗結果：轉速死區要求小于2%。快速工程計算方法：記錄同一發頻值的最大接力器開關位置偏差為ymax，接力器的全行程為ymax，則試驗最大轉速死區為ix=(ymax/ymax)×bp 。2.12 模擬甩負荷試驗調速器置自動運行、斷路器合、增加導葉開度，使接力器位于電氣出力限制位置（判斷是否能夠限制住），斷開斷路器信號，觀察導葉變化規律。（要求超過穩定轉速3額定值以上的波峰不得超過2次，轉速調整時間小于40S）2.13 通訊試驗連接好通訊電纜（選用專用計算機通訊電纜），按監控系統要求設定站號、波特率、數據位、停止位、奇偶校驗位、工作模式等。保證通訊上行、下行量的正確

15、性和可靠性。3動態實驗 （充水后實驗）3.1 手動開、停機試驗3.1.1 試驗前檢查充水試驗已經完成，確認可以進行開停機試驗調速器處于純機械手動方式，機械開限在全關位置，事故電磁閥已經復歸，手動指示燈亮。動態試驗工作票已開。3.1.2 試驗過程根據實際水頭設置水頭參數，打開機械開限，拔出鎖錠，準備手動開機。緩慢操作手柄，使導葉緩緩開啟，機組轉速逐漸升高。如未發現異常，應調整機組至空載運行狀態，觀察空載開度、水頭和機組頻率等參數是否正常。注意事項：若機頻、網頻在30分鐘內測量無異常，則切入自動運行工況。記錄當前水頭值、空載開度。機組自動穩定運行30分鐘后，如無異常，切換至機械手動將導葉關閉，手動

16、停機。根據當前水頭和空載開度調整第一和第二開機度，以0.5%開度遞增和遞減，將開機曲線表輸入至文件寄存器。（混流式機組第一開機度1.6倍當前空載開度；第二開機度1.1倍當前空載開度、貫流式機組相應減小）。3.2 自動開停機試驗3.2.1 試驗前檢查手動開機試驗已經完成，試驗過程無異常現象。調速器處于停機備用狀態，網頻信號正常，“急停復歸”指示燈、“自動”指示燈亮。3.2.2 自動開機試驗過程bp、bt、Td、Tn置運行參數，水頭值為當前實際值。鎖錠拔出，機械開限開啟至30%開度，準備自動開停機試驗。由中控室（LCU）發“開機令”，導葉先開到起動開度，經數秒鐘后，當fj45HZ時導葉開度應關到起

17、動開度，機組到空載狀態。在機組起動過程中，嚴密觀察機組轉速及各部分狀態。機組穩定空載運行30分鐘，檢查各部分狀態。由中控室（LCU）發“停機令”，機組進入停機過程至停機等待狀態，觀察并記錄停機過程曲線，計算停機時間。3.3 空載擾動檢查試驗空載擾動實驗即對出于空載穩定運行的調節系統，突然給予規定的擾動，以檢測機組轉速突變后隨調速器自動調節而穩定在新轉速下的全過程是否符合標準的要求。國家標準規定(1)n1不大于擾動量30%。(2)調節時間<15Tw (對于PID型調速器Tw不大于4s,對于PI型調速器Tw不大于2.5s.)實驗過程由中控室（LCU）發“開機”令，機組起動到空載狀態。機組穩定

18、運行于空載無異常現象。改變頻率給定，使機組頻率在48HZ52HZ之間擾動。頻率給定改變過程為：50HZ52HZ48HZ52HZ50HZ。觀察并記錄空載擾動波形。分別置四組不同的kp、ki、kd的數值，記錄空載擾動波形，取超調量和調整時間最優的一組參數作為運行參數。3.4 空載擺動試驗將bp、kp、ki、kd置擾動試驗運行參數，發電機頻率fG=50.00HZ。機組在空載自動狀況下運行。調速器處于“頻率調節”模式，使調速器跟蹤50.00HZ記錄機組頻率在3分鐘的波形曲線，計算頻率擺動值，連續測量3次，取三次平均值空載頻率擺動合格（大型調速器<±0.15%，中小型調速器<

19、77;0.25%）。3.5 甩負荷試驗機組并網帶負荷穩定運行30分鐘，無任何異常現象,密切注意分段關閉閥動作情況。按額定負荷的25%、50%、75%、100%分四次進行甩負荷試驗。觀察并記錄每次甩負荷波形，分析每次的最高頻率、調整時間和渦殼壓力上升率，如有異常，應立即停止試驗，重新核對調保計算值。試驗數據第一次增加到100負荷時，穩定10分鐘后，將負荷減至75負荷位置，然后增到100負荷位置，以觀察接力器或拐臂是否有卡阻現象。4 微機調速器故障分析及對策4.1 機組自動空載頻率擺動值大原 因現 象處理方法機組手動空載頻率擺動大機組手動空載頻率擺動達0.51.0Hz，自動空載頻率擺動為0.30.

20、6Hz進一步選擇PID調節參數（bt、Td、Tn或KP、KI、KD），盡量減小機組自動空載頻率擺動值PID調節參數bt、Td、Tn或KP、KI、KD整定不合適機組手動空載頻率擺動0.20.3Hz，自動空載頻率擺動小于上述值，但未達到國家標準要求合理選擇PID調節參數值，特別注意它們之間的配合。例如，取bt=0.7、Td=4s、Tn=1.0s就會明顯地搭配不當。接力器至導水機構和/或導水機構機械/電氣反饋有過大的死區機組手動空載頻率擺動0.20.3Hz，自動空載頻率擺動大于等于上述數值，調PID參數無明顯改善處理機械液壓系統和反饋機構死區被控機組待并入的電網是小電網，電網頻率擺動大PLC微機調速

21、器使被控機組頻率跟蹤于待并電網頻率，后者擺動大而導致機組頻率擺動大調整PLC微機調速器的PID調節參數：bt、Td向減小的方向改變，Tn向稍大的方向改變4.2 與水頭有關的故障原 因現 象處理方法開機特性YKJ2（圖2-36）小于空載開度開機過程中，機組頻率到不了額定頻率50Hz人工設定的水頭值高于實際水頭值，使查表插值得到的YKJ2小于空載開度，需人工設定正確水頭值 程序中的YKJ2=f(H)曲線節點值偏小，應據電站實際空載開度，修正上述節點值電氣開度限制增大不到應有的最大值導葉接力器增大不到合理的最大開度 人工設定的水頭值高于實際水頭值，使查表插值得到的電氣開限最大值偏小，應人工設定正確水

22、頭值 程序中的電氣開度限制最大值的節點值小于應有的值，應修正上述節點值4.3 機組并網運行接力器開度自行減小原 因現 象處理方法電網頻率升高，調速器接靜態特性（bp）減小負荷接力器開度（機組所帶負荷）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如果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電液轉換器卡阻 PLC YPID在較大位置 電液轉換器平衡電流（電壓）在開啟方向 導葉向關閉方向運動檢查并處理電液轉換器： 切換并清洗濾油器檢查電液轉換器并排除卡阻現象機組油開關誤動作 PLC YPID與導葉實際開度Yg一致

23、機組所帶負荷在空載附近 機組二次回路電源消失或切換檢查送入PLC微機調速器的機組油開關輔助接點，保證機組二次回路電源不間斷。有的微機調速器在機組油開關斷開時，即將電氣開限以一定速度減至空載，或者立刻將其關至空載位置導葉行程電氣反饋移位 PLC YPID與導葉開度反饋指示表基本一致 導葉實際開度明顯小于YPID 調速器發出“導葉故障”信號檢查導葉行程變送器，將調速器切至手動運行，調整并可靠固定變送器鎖緊定位螺釘綜合放大器開啟方向放大器件失效 調速器不能開啟，但能關閉 YPID與Yg不相等 平衡表有開啟信號檢查并排除綜合放大器故障4.4 調速器接力器抖動原 因現 象處理方法調速器外部干擾 調速器外

24、部功率較大的電氣設備啟動/停止 調速器外部直流繼電器或電磁鐵動作/斷開 檢查并妥善處理PLC微機調速器的機柜和微機調節器殼體的接地 外部直流繼電器或電磁鐵線圈加裝反向并接（續流）二極管；接點兩端并接阻容吸收器件（100W電阻與630V，0.1mF電容器串聯）機組頻率信號源干擾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，殘壓過低機組頻率信號（殘壓信號和/或齒盤信號）均應采用各自的帶屏蔽的雙絞線接至PLC微機調速器，屏蔽層應可靠地在一點接地。頻率信號線不要與強動力電源線或脈沖信號線平行、靠近布置接線松動、接觸不良抖動現象無明顯規律，似乎與機組

25、運行振動區、運行人員操作有一定聯系檢查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4.5 甩負荷故障原 因現 象處理方法PID調節程序中負限幅過于靠近導葉接力器零值甩100%負荷過程中，導葉接力器關閉到最小開度后，開啟過快，使機組頻率超過3%額定頻率的波峰數過多、調節時間過長使程序中負限幅3750（15%）減小，（例如，5000（20%），從而使導葉接力器關閉到最小開度后的停留時間加長PID調節程序中負限幅過于離開導葉接力器零值甩100%負荷過程中，導葉接力器關閉到最小開度后，開啟過于遲緩，使機組頻率

26、低于額定值的負波峰過大，調節時間過長使程序中負限幅3750（15%）增大（例如，2500（10%），從而使導葉接力器關閉到最小開度后的停留時間縮短導葉接力器關閉時間過短甩75%額定負荷過程中的水壓上升值過大按調節保證計算，加長導葉接力器關閉時間值導葉接力器關閉時間過長甩75%額定負荷過程中的機組轉速上升值過大按調節保證計算，縮短導葉接力器關閉時間兩段關閉特性不合要求甩75%額定負荷過程中的水壓上升和/或機組轉速上升值過大按調節保證計算，調整兩段關機速度及拐點調速器轉速死區ix偏大甩25%額定負荷時，導葉接力器的不動時間過長 檢查并減小機械液壓系統死區 加大Tn（加速度時間常數）或KD（微分系數）值機組油開關接點誤動作（斷開）機組油開關未動作，仍在“合上”位置，但送給調速器的機組油開關接點斷開，導致甩負荷或減負荷 完善機組二次回路電源接線，防止機組油開關輔助繼電器誤動作 PLC微機調速器程序中對油開關輔助接點進行斷開延時處理4.6 調節模式自動切換原 因現 象處理方法機組功率變送器有故障或斷線調速器由在并入電網、功率調節模式下工作，自動切換至開度調節模式下工作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