微機(jī)調(diào)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(jī)微機(jī)調(diào)速器在運(yùn)行中，突發(fā)各種故障，該故障是如何產(chǎn)生的，詳細(xì)敘述了微機(jī)調(diào)速器故障處理的各種方法等。

關(guān)鍵詞：微機(jī)調(diào)速器;故障;處理方案

1.引言

水輪機(jī)調(diào)速器雖然在出廠前進(jìn)行了廠內(nèi)調(diào)試，安裝后又進(jìn)行了電站現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，應(yīng)該說(shuō)大多都能安全穩(wěn)定運(yùn)行。但是由于水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)是一個(gè)由調(diào)速器和被控對(duì)象組成的一個(gè)時(shí)變、非線性和含非最小相位的系統(tǒng)，因而還可能發(fā)生這樣或那樣的故障，下面就運(yùn)行可能發(fā)生的一些主要故障作進(jìn)一步的分析。

2.機(jī)組自動(dòng)空載頻率擺動(dòng)值大，并網(wǎng)困難的原因和處理方案

現(xiàn)象1：機(jī)組手動(dòng)空載頻率擺動(dòng)達(dá)0.6～1.2Hz，自動(dòng)空載頻率擺動(dòng)為0.4～0.7Hz

原因：機(jī)組手動(dòng)空載頻率擺動(dòng)大

處理方案：在一次選擇PID調(diào)節(jié)參數(shù)（bt、Td、Tn）和調(diào)整節(jié)流閥來(lái)調(diào)節(jié)接力器反應(yīng)時(shí)間常數(shù)，盡量減小機(jī)組自動(dòng)空載頻率擺動(dòng)值

現(xiàn)象2：機(jī)組手動(dòng)空載頻率擺動(dòng)0.3～0.4Hz，自動(dòng)空載頻率擺動(dòng)小于上述值，但無(wú)法未達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求

原因：PID調(diào)節(jié)參數(shù)bt、Td、Tn整定不合適

處理方案：改變PID調(diào)節(jié)參數(shù)值，特別注意它們之間的配合。

現(xiàn)象3：機(jī)組手動(dòng)空載頻率擺動(dòng)0.3～0.5Hz，自動(dòng)空載頻率擺動(dòng)達(dá)0.4～0.7Hz，且調(diào)整PID調(diào)節(jié)參數(shù)bt、Td、Tn無(wú)明顯效果

原因：接力器反應(yīng)時(shí)間常數(shù)Ty值過(guò)大或過(guò)小

處理方案：減小或加大接力器反應(yīng)時(shí)間常數(shù)。當(dāng)調(diào)節(jié)過(guò)程中接力器出現(xiàn)頻率較高的抽動(dòng)和過(guò)調(diào)時(shí)，應(yīng)加大反應(yīng)值;若接力器動(dòng)作遲緩，則應(yīng)減小反應(yīng)值值。

現(xiàn)象4：機(jī)組手動(dòng)空載頻率擺動(dòng)0.3～0.5Hz，自動(dòng)空載頻率擺動(dòng)大于等于上述數(shù)值，調(diào)PID參數(shù)無(wú)明顯改善

原因：接力器至導(dǎo)水機(jī)構(gòu)或?qū)畽C(jī)構(gòu)機(jī)械/電氣反饋有過(guò)大的死區(qū)

處理方案：處理機(jī)械液壓系統(tǒng)和反饋機(jī)構(gòu)死區(qū)

3.機(jī)組并網(wǎng)自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，出現(xiàn)導(dǎo)葉接力器開度自動(dòng)減少（又稱“溜負(fù)荷”）現(xiàn)象的原因及處理方案

現(xiàn)象1：接力器開度與電網(wǎng)頻率的關(guān)系正常，調(diào)速器由開度/功率調(diào)節(jié)模式自動(dòng)切至頻率調(diào)節(jié)模式工作

原因：電網(wǎng)頻率升高，調(diào)速器按靜態(tài)特性（bp）減小負(fù)荷

處理方案：被控機(jī)組并入大電網(wǎng)運(yùn)行，且不起電網(wǎng)調(diào)頻作用，可取較大的bp值，并使調(diào)速器在開度模式或功率模式下工作

現(xiàn)象2：PLC 的位置式PID輸出與導(dǎo)葉開度反饋值基本一樣，導(dǎo)葉實(shí)際開度明顯小于位置式PID輸出，調(diào)速器報(bào)隨動(dòng)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(diào)速器切至手動(dòng)運(yùn)行，調(diào)整并固定位移傳感器的鎖緊定位螺釘，并重新調(diào)整接力器的零位和滿位

4.導(dǎo)葉接力器呈現(xiàn)跳躍式運(yùn)動(dòng)或抖動(dòng)現(xiàn)象的原因及處理方案

現(xiàn)象1：調(diào)速器在較大幅度油管抖動(dòng)、接力器運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)過(guò)頭現(xiàn)象

原因：導(dǎo)葉接力器反應(yīng)時(shí)間常數(shù)Ty值偏小

處理方案：使接力器反應(yīng)時(shí)間常數(shù)Ty取較大數(shù)值

現(xiàn)象2：多出現(xiàn)于開機(jī)過(guò)程中，機(jī)組轉(zhuǎn)速未達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，殘壓過(guò)低;或機(jī)組空載，未投入勵(lì)磁、機(jī)組大修后第一次開機(jī)，殘壓過(guò)低

原因：機(jī)組頻率信號(hào)源干擾

處理方案：機(jī)組頻率信號(hào)均應(yīng)采用各自的帶屏蔽的雙絞線接至PLC微機(jī)調(diào)速器，屏蔽層應(yīng)接地。頻率信號(hào)線不要與強(qiáng)動(dòng)力電源線或脈沖信號(hào)線平行、靠近布置

現(xiàn)象3：抖動(dòng)現(xiàn)象無(wú)明顯規(guī)律，似乎與機(jī)組運(yùn)行振動(dòng)區(qū)、運(yùn)行人員操作有一定聯(lián)系

原因：接線松動(dòng)、接觸不良

處理方案：檢查PLC調(diào)速器接線端子、電流轉(zhuǎn)換器等電/機(jī)轉(zhuǎn)換裝置、導(dǎo)葉接力器變送器、機(jī)組功率變送器、水頭變送器及調(diào)速器內(nèi)部接線的連接情況，并加以相應(yīng)的處理。

5.出現(xiàn)調(diào)節(jié)模式自動(dòng)切換故障的原因及處理方案

現(xiàn)象1：調(diào)速器在并網(wǎng)后、功率調(diào)節(jié)模式下工作，自動(dòng)切換至開度調(diào)節(jié)模式下工作

原因：機(jī)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(diào)節(jié)模式下的PLC微機(jī)調(diào)速器讀入的機(jī)組功率值，若與機(jī)組實(shí)際功率有較大差別，與導(dǎo)葉開度不相適應(yīng)，則可確認(rèn)為機(jī)組功率變送器有故障或斷線，應(yīng)檢查并排除其故障

現(xiàn)象2：調(diào)速器由在并入電網(wǎng)、功率調(diào)節(jié)或開度調(diào)節(jié)模式下工作，自動(dòng)切換至頻率調(diào)節(jié)模式工作

原因：電網(wǎng)頻率變化過(guò)大或測(cè)頻環(huán)節(jié)有故障

處理方案：如果并入的是小電網(wǎng)或帶孤立負(fù)荷，這種切換是合理的，若電網(wǎng)頻率變化過(guò)大，不必強(qiáng)行切換至功率調(diào)節(jié)或開度調(diào)節(jié)模式下工作

如果并入大網(wǎng)，電網(wǎng)頻率十分穩(wěn)定，這種切換應(yīng)引起重視觀察電網(wǎng)頻率變化情況，檢查PLC微機(jī)調(diào)速器的頻率測(cè)量及顯示結(jié)果。將其切換至開度調(diào)節(jié)/功率調(diào)節(jié)模式工作，觀察一段時(shí)間，以確認(rèn)測(cè)頻環(huán)節(jié)是否正常

6.甩負(fù)荷過(guò)程中出現(xiàn)不正常現(xiàn)象的原因及處理方案

現(xiàn)象1：甩75%負(fù)荷過(guò)程中的水壓上升值過(guò)大

原因：導(dǎo)葉接力器關(guān)閉時(shí)間過(guò)短

處理方案：減小節(jié)流閥，重新設(shè)定調(diào)保時(shí)間，加長(zhǎng)導(dǎo)葉接力器關(guān)閉時(shí)間值

現(xiàn)象2：甩75%負(fù)荷過(guò)程中的機(jī)組轉(zhuǎn)速上升值過(guò)大

原因：導(dǎo)葉接力器關(guān)閉時(shí)間過(guò)長(zhǎng)

處理方案：增大節(jié)流閥，重新設(shè)定調(diào)保時(shí)間，縮短導(dǎo)葉接力器關(guān)閉時(shí)間值

現(xiàn)象3：甩25%負(fù)荷時(shí)，導(dǎo)葉接力器的不動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)

原因：調(diào)速器轉(zhuǎn)速死區(qū)ix偏大

處理方案：檢查并減小機(jī)械液壓系統(tǒng)死區(qū)，加大Tn或KD值

7.產(chǎn)生與水頭有關(guān)的故障的原因和處理方案

現(xiàn)象1：開機(jī)過(guò)程中，機(jī)組頻率到不了額定頻率50Hz

原因：開機(jī)2設(shè)定小于空載開度

處理方案：人工設(shè)定的水頭值高于實(shí)際水頭值，開機(jī)2設(shè)定小于空載開度，需人工設(shè)定正確開機(jī)2設(shè)定值同時(shí)修改相應(yīng)的開機(jī)1設(shè)定值

現(xiàn)象2：導(dǎo)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(yīng)有的最大值

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

8.微機(jī)調(diào)速器自報(bào)的故障分析和處理方案

現(xiàn)象1：調(diào)速器“測(cè)頻不正常”

原因：測(cè)頻環(huán)節(jié)故障，導(dǎo)葉反饋信號(hào)線屏蔽不好或A/D轉(zhuǎn)換模塊故障或信號(hào)連線未接牢。

處理方案：屏蔽線接地，恢復(fù)位移傳感器供電電源，檢查測(cè)頻板焊點(diǎn)是否虛焊。

現(xiàn)象2：調(diào)速器“反饋斷線與隨動(dòng)故障”

原因：位移傳感器故障或位移傳感器信號(hào)線斷線

處理方案：萬(wàn)用表測(cè)量傳感器電阻是否為正確的阻值，檢查位移傳感器的信號(hào)線是否接好。

現(xiàn)象3：直流電源指示正常，突然廠用電停時(shí)，調(diào)速器不能正常工作，處于掉電狀態(tài)

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(jiàn)的一些緊急停機(jī)故障分析和處理方案

現(xiàn)象1：調(diào)試中模擬機(jī)組事故或運(yùn)行中機(jī)組事故，但調(diào)速器不能緊停。

原因：緊急令未送到調(diào)速器的相應(yīng)輸入端，可編程控制器緊急信號(hào)未送達(dá)緊急停機(jī)電磁閥線圈，緊停電磁閥故障或損壞。

處理方案：測(cè)量緊急停機(jī)電磁閥線圈插頭應(yīng)不帶電，如帶電，則可編程控制器緊急停機(jī)信號(hào)送達(dá)緊急停機(jī)電磁閥線圈，如果不帶電，則檢查緊急停機(jī)繼電器故障或繼電器輸出至緊急停機(jī)電磁閥的連線故障，更換急緊電磁閥。

10.結(jié)束語(yǔ)

本文主要是針對(duì)微機(jī)調(diào)速器在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的故障，以及處理故障的方法，幫助現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員及時(shí)的處理故障，提高現(xiàn)場(chǎng)工作人員的技術(shù)能力，保證發(fā)電機(jī)組安全、可靠運(yùn)行。

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（作者單位：武漢市陸水自動(dòng)控制技術(shù)有限公司）