第三节 调速器运行的要求

一、调速器概述

电力生产具有不同于一般工业生产的特点和规律，主要表现在：电能无法储存；负荷随时变化；严格的电能质量要求。对水力发电而言，要求水轮机组在运行过程中要适应这些特点，符合这些规律。

水轮发电机组不论是单机运行还是并网运行，都需要稳定的转速。但是由于负荷的变化要保持稳定的转速十分困难，转速变化导致负荷的频率变化，而频率变化就会影响电能的质量。并且如果转速过大，对水轮机和零部件十分不利。要使频率稳定，机组的转速就必须稳定。但外界负荷不断变化，要使机组输出功率与外界负荷相适应，就需随着负荷变化随时改变机组的输出功率。机组的输出功率决定于水轮机的进水流量，水轮机的流量又决定于水轮机的导叶开度，那么，只有随着负荷变化及时改变水轮机的导叶开度，才能保持转速的稳定，完成这个任务的设备就是调速器。当系统负荷突然减少或因事故使发电机主开关跳闸时，水轮机的输出功率将大大超过发电机的电磁力，使机组转速大大升高，不及时关闭水轮机导叶，将使机组的机件因过速而损坏。关闭水轮机导叶，也由调速器操作完成，保证了机组的安全，防止出现飞车事故。当接到上级命令需要改变出力或在汛期及枯水期出力变化时，也由操作调速器完成。因此调速器除了在负荷变化时自动调节水轮机流量外，调速器还实现开机、停机、调整频率、控制机组出力等操作，在紧急情况下还能完成紧急停机，保证机组安全。

为保证水轮机安全运行，也为达到供电质量标准，要求调速器能实现以下几个基本要求：

（1）动作及时。负载变化后，调速器能很快反应，及时动作，并在尽可能短的时间内使机组重新稳定。

（2）动作准确。调速器对导叶开度的控制应当准确，要与负载变化一致。

（3）过渡平衡。调速器在调节过程中转速等工作参数发生波动是必然的，但波动的次数要少，幅度要小。

本文以工作容量1800N·m及以上的水轮机调速器为例进行说明，包括数字式、模拟式电液调速器。其他容量、类型的调速器及配套使用的油压装置可参照执行。

二、运行基本要求

首先调速器必须按相关试验验收规程进行试验，试验结果必须达到相应指标，正式投入运行前还应满足以下要求：

（1）接力器关闭与开启时间的整定和关闭规律符合调节保证的计算要求。

（2）调节参数整定正确。

（3）轮叶起动角度整定正确。

（4）工作电源、备用电源及自动回路工作正常，信号正确。

（5）远方及现场开（停）机、负荷调整、事故停机等动作正确。

（6）机组频率信号回路和电网频率信号回路熔断器完好并已投入。

（7）反馈机构的钢丝绳（钢带、杠杆）连接完好，传动灵活。

（8）调速器与监控系统通信工作正常。

（9）事故紧急停机电磁阀动作正常。

（10）锁定装置动作正常、指示正确。

三、调速器的基本运行方式

（1）自动运行方式有五种方式：按功率调节、按频率调节、按水头（水位）调节、按开度调节、水轮—水泵运行。

（2）手动运行方式有两种方式：机械手动、电气手动。

四、调速器的运行操作

1.开机有两种方法

（1）手动开机。开机前应确认调速器已具有手动开机条件，调速器置“手动”位置，通过手动操作机构，调整导叶开度。在开机过程中应注意观察机组转速表，防止机组过速。对双调机组轮叶宜在“自动”位置，如果轮叶在“手动”位置，应按协联要求调整轮叶开度。在手动开机过程中，操作人员严禁离开操作岗位。

（2）自动开机。开机前应确认调速器已具备自动开机条件，调速器置“自动”位置，监视机组自动开机过程。

2.停机有两种方法

（1）手动停机。调速器在“手动”位置，机组减负荷至空载，并等待断开发电机出口断路器，关闭导叶至全关，监视机组转速。当机组转速降至规定值时，手动投入制动风闸。导叶全关后投入锁定。

（2）自动停机。调速器在“自动”位置，监视机组自动停机过程，检查导叶锁定在投入位置。

3.运行方式的转换有两种方法

（1）自动切手动。对具备无扰动“手动—自动”切换功能的调速器，可直接进行切换，对于不具备该功能的调速器应进行相应的调整，使导水机构开度指示黑、红针重合后再进行切换；对双调机组，应注意机组协联关系正确。

（2）手动切自动。确认调速器处于正常状态；对具备无扰动“手动—自动”切换功能的调速器，可直接进行切换，对于不具备该功能的调速器，应进行相应的调整，使导叶平衡表（指示灯）处于平衡状态，再进行切换；对双调机组，在轮叶切换到自动位置前，应先手动调整轮叶实际开度与协联输出信号基本一致，并检查轮叶平衡表（指示灯）处于平衡状态，然后进行切换。

4.增减负荷应遵循以下程序

（1）自动运行方式由相应指令控制。

（2）手动运行方式先通过手动操作机构进行调整，调整时应避免机组进相或超负荷运行。双调机组在调整导叶开度的同时，注意保持机组协联关系正确；避免机组在振动区运行。

五、调速器的巡检与维护

（一）巡检与维护基本要求

（1）现场运行规程应对调速器的巡回检查、定期维护项目和要求作出规定。

（2）按规定进行巡回检查和定期维护工作，并作好记录，调速器旁应有专人监视油压装置。

（3）压力油罐手动补气时，应监视压力油罐油位和油压，补气未完，操作人员不得离开现场。

（二）调速器的运行巡检

1.调速器的主要巡检项目

（1）各表计信号灯指示正常，开关位置正确，各电气元器件无过热、异味、断线等异常现象。

（2）调速器运行是否稳定，有无异常抽动和振动现象。

（3）调速器各阀门、管路无渗漏，阀门位置正确。

（4）调速器各杆件、传动机构工作正常，钢丝绳无脱落、发卡断股现象，销子及紧固件无松动或脱落。

（5）滤油器压差应在规定的范围内，否则应进行滤油器切换并对滤网进行清扫。

2.配套油压装置的巡检项目

（1）油压装置油压、油位正常，油质应定期化验，保持合格，油温在允许范围内（10～50℃）。

（2）各管路、阀门、油位计无漏油、漏气现象，各阀门位置正确。

（3）油泵运转正常，无异常振动、无过热现象。

（4）油泵应至少有一台在“自动”，一台在“备用”。油泵安全阀开启，关闭压力应正确，动作时无啸叫。

（5）自动补气装置应完好，失灵时，应手动进行补气。

（6）油箱油位正常，油泵运行正常。

（三）定期维护

（1）调速器的定期维护。定期进行调速器自动、手动切换试验，并检查电磁阀动作情况及有关指示信号。定期对滤油器进行切换、清扫，对有关部位进行定期加油。

（2）油压装置的定期维护。定期对油泵进行主、备用切换，定期对漏油泵进行手动起动试验，定期对自动补气阀组进行起动试验。

六、调速器的故障及事故处理

（一）调速器的故障与事故处理的基本要求

（1）在调速器发生故障时，当班值（班）长应发出必要指令，协调安排值班人员进行处理，采取有效措施遏制故障的发展，消除对人身和设备造成的危害，恢复设备的安全稳定运行，并及时将故障处理情况向领导或技术部门汇报。

（2）在故障处理过程中，值班人员应坚守岗位，迅速正确地执行值（班）长的命令。对重大突发事件，值班员可依照有关规定先行处理，然后及时汇报。

（3）如果事故发生在交接班过程中，应停止交接班，所有人员在交班值（班）长指挥下进行事故处理。事故处理告一段落，由交接双方值长商定是否进行交接班。

（4）事故处理完毕后，当班值（班）长应如实记录事故发生的经过、现象和处理情况。事故处理中要注意保护事故现场，未经主管部门或领导同意不得复归事故信号或任意改动现场设备状况，紧急情况除外（如危及人身安全时）。

（二）调速器的故障处理

1.自动开停机不成功

（1）现象。机组未能按指示完成开停机全部流程，中控室发出“开停机未完成”信号。

（2）自动开停机不成功的处理。检查开停机流程执行情况，若是自动化元器件拒动，可以手动帮助；若是调速器故障，应设法排除，必要时将调速器切手动运行，用手动方式完成开停机操作，并通知检修人员处理。在停机中如果导叶已关闭，但由于剪断销剪断或导叶漏水量过大造成机组转速降不到预定值时应关闭进水工作门（阀）停机。

（3）易造成开停机不成功的几种故障。未接到开停机令、电源故障、开限拒动、电液转换部件故障、引导阀主配压阀发卡、传感器故障等。

2.调速器抽动和振动

分周期性和非周期性两种。

（1）调速器周期性抽动。

1）现象。平衡表周期性摆动，主配压阀抽动并有油流声，接力器有小幅度往复运动，机组功率（转速）周期性摆动。

2）调速器周期性抽动的处理。将调速器切“手动”运行或停机，通知检修人员处理。

3）易造成调速器周期性抽动，应做重点检查的几种情况：随动系统增益过大或其他整定参数发生变化，超过稳定极限，电液转换部件回环特性过大。

（2）调速器非周期性抽动。

1）现象。调速器有间歇非周期性抽动，平衡表摆动，主配压阀过油，接力器往复运动，机组功率（转速）非周期性摆动。

2）调速器非周期性抽动的处理。将调速器切手动运行或停机，通知检修人员处理。

3）造成调速器非周期性抽动的原因：电源电压不稳定，反馈元器件性能劣化或回路接触不良，调节器受到严重干扰，油质劣化造成阀塞卡阻等。

（3）调速器振动。

1）现象。调速器振动时，引导阀、主配压阀及其杆件和管路产生频率较高的抖动，并伴有明显振动噪声。

2）调速器振动的处理。首先切手动运行，若故障仍未消失，可判明是机械随动系统故障，应及时停机检修。

3）调速器发生振动的原因：电液转换部件振动分量过大，主配压阀及管路进气等。

3.调速器溜负荷

（1）调速器溜负荷的现象。在没有接到调负荷指令的情况下，机组负荷自行减少（增加）。（2）调速器溜负荷的处理。首先观察平衡表指示，如果平衡表指示与溜负荷的方向不一致，例如机组负荷减少但平衡表指示偏向开启侧，或者机组负荷增加，平衡表指示偏向关闭侧，说明问题出在机械部分，大多是由于电液转换器或主配压阀发卡以及机械零点偏移所致，应通知检修人员处理。反之，若平衡表指示与溜负荷的方向一致，说明问题出在调速器的电气部分，可把调速器切手动运行，通知检修人员处理。但是，担任系统调频的机组，转差系数整定值较小，机组负荷会随着系统频率变化而自动调整，这属正常现象，应与溜负荷相区别。

4.机频消失

（1）机频消失的现象。中控室有调速器故障信号出现，现场有机频故障信号。

（2）机频消失故障的处理。开机过程中若发生故障应立即停机或改手动方式开机；机组并网运行中发生机频故障时，对具有容错功能的调速器，可继续自动运行，否则应切至手动运行，尽快处理。

（3）机频故障的常见原因。机组测频回路熔断器熔断，测频元件损坏等。

5.调速器电气部分故障

（1）调速器电气部分故障的现象。中控室有调速器故障信号出现，现场有相应的故障信号。

（2）调速器电气部分故障的处理。有备用机的应切至备用机运行，公用部分故障或无备用机的可切换至手动运行，尽快处理。如果是电调电源消失，则应检查备用电源是否投入，若同时失去工作电源与备用电源，应将调速器切手动运行，查明失电原因，并恢复供电。

（三）调速器现场运行规程编写的基本内容

小型水电站编写运行规程应包括以下主要章节及内容：

（1）应对规程的主要内容作出介绍，并指出规程的适用范围。

（2）列出所引用的标准。

（3）列出相关设备主要参数。

（4）对调速器投入运行前应具备的条件、必须满足的基本要求作出规定。

（5）对调速器的运行方式作出规定。

（6）对开机、停机、负荷调整、运行方式转换等操作作出具体规定。

（7）对日常巡检的内容及定期维护的部位、方法作出规定。

（8）对调速器常见的故障及事故的处理原则和方法、步骤作出明确规定。

（9）附录，现场规程可根据需要附上调速器机械系统图和电气系统图。