水轮机调速器问答

1、什么叫机组调差率？什么叫做机组的永态转差系数？若干台机组并列运行时，各台机组的水态转差系数应如何整定才合理？
答：机组转速随负荷增减而变化的程度，称为机组调差率，常用符号e。表示，它说明调节的静态误差——静态准确度、机组调差率的数值以有差特性曲线的斜率表示。它的数学表示式为
ep = ［( nmax－ nmin ) / ne ］× 100％
式中nmax——机组在空载时的转速；
nmin——机组在额定出力时的转速；
ne——机组额定转速。
显然，ep表示机组的出力从由零增加到额定值时其转速变化的相对值。一般变化在0％～8％的范围内。
实际工作中常用调速器静特性表示。调速器静特性，就是在平衡状态下，调速器转速n和接力器行程Y之间关系，即 Y=f（n）。其静特性的斜率可用永态转差系数（残留不均衡度）bp来表示，当静特性可近似视为直线时，bp用下式计算
bp=［( nmax－ nmin ) / ne ］× 100％
式中nmax——接力器行程为零时调速器的转速；
nmin——接力器为全行程时调速器的转速；
ne——调速器的额定转速。
可见，永态转差系数 bp的物理意义是指接力器行程为零时的转速与接力器全行程时的转速之差与额定转速之比。
并列运行机组各调速器的永态转差系数值，决定了系统负荷在各机组间的静态分配，假定两台并列运行机组各有一台调速器，其水态转差系数相等c即静特性线斜率相等。设调整前两机负荷相等，即N1= N2，且转速都为n1，当负荷增大时，机组转速下降到n2，此时两台机组承担的变动负荷分别为△N1和△N2，由于两台机组的调速器具有相同的永态转差系数bp，则△N1=△N2，即两台机组平均分担变动负荷。
若两台机组的调速器具有不同的bp值，且bP1＜bP2，两台机组在调整前分别带N1、N2负荷，转速都是n1。
当系统负荷增加△N时，两台机组转速同时下降到n2，此时第一台机组增加△N1，第二台增加△N2，且△N=△N1+△N2；，由图可知，△N1>△N2，即第一台承担大部分变动负荷；同理，在系统负荷减少时，第一台机组减少的负荷也较第二台机组多。由此推证出，合理调整系统内各并列运行机组调速器的永态转差系数，就可使机组间变动负荷的分配符合要求。为了让效率高的机组带基本负荷，将其调速器的bp值整定得较大；效率低的机组带变动负荷，将bp值整定得较小。

2、调速器的永态转差系数b。和缓冲时间常数Td是怎样进行调鳖的？
答：为实现调速器最佳运行参数配合，需对bp和Td值进行适当调整。调速器的bp值，要根据机组在电网中承担的任务来调整。其方法是改变调差

机构方架上调节螺母的位置，即可调整bp值。
缓冲时间常数Td，最好通过负荷扰动试验来进行调整。对T和YT型调速器，是调整平板条位置或平板条上调节螺
钉的高度；对电液调速器，Td的大小是改变缓冲（亦称软反馈）回路中的电阻值（即电位器的触点位置）来实现的。

3、引起调速器运行不稳定的原因有哪些？
答：调速器在运行过程中引起不稳定的因素很多，除了调速器本身因设计制造、选型、安装和检修调试不当等原因
外，还受到运行机组压力过水系统水压脉动和运行维护、管理不当的影响，可能的原因有：
(1)对具有共同引水管或同一调压井的并联运行机组，由于相邻机组进行剧烈调节，导致引水系统中的水压剧烈脉动，使水轮机转速不稳定；低水头大流量水电站上、下游水位发生周期性大幅度波动，也会引起水轮机和调节系统的周期性波动。
（2）对具有较长压力水管的电站，当水管的压力变化周期接近调速器自振周期时，可能因发生共振而引起调速器运行不稳定。
（3）低水头水电站机组偏离最优工况运行，在尾水管内产生空腔涡带，引起转速不稳；或水轮机强烈汽蚀引起转速不稳定。
（4）系统负荷周期摆动或系统功率振荡，引起调速器运行不稳定。
（5）压力油股时，缓冲器工作受影响，也会诱发调速器不稳定。
（6）调速系统的油管路和接力器中有空气，或接力器止漏装置漏油或从主配压阀引来的油管漏油。

4、水电站的调速器中的主配压阀控制不灵或卡死，原因在哪里？
答：有些水电站在枯水季节长期停机，维护不善，油系统中含水量过大，使主配压阀各滑动面产生锈蚀，手、自动操作不灵，甚至卡死。遇到这种现象，开机前应仔细检查，油中含水量多时要换新油。并同时分解、检查主配压阀的关键部件。
也曾发现油脏，有固体颗粒或铁屑等进入活塞和衬套之间，使之卡死。针对具体情况，要更换新油，经常对透平油
进行观察和化验。

5、调速器为什么会出现经常溜负荷现象？
答：所谓溜负荷是指没有操作功率给定和频率给定电位器，系统频率也无明显的升高，机组带上一定负荷运行后，逐渐减至空载。一般都在负荷明显溜掉以后，值班人员才发现。
(1)电液调速器产生此现象的可能原因是：
1）功率给定电位器偶然有某一位置接触不良；
2）某些继电器的触点接触不良，或其干簧触点损坏等；
3）电液转换器线圈断线，在没有电流的情况下，电液转换器的平衡位置又偏在关机方向；
4）元件损坏，特别是测频回路输出变压器和sh 敏整流输入变压

器损坏，造成调节信号不能正常；
5）电液转换器发卡，卡在偏关方向的微小位置。
（2）机械液压调速器产生溜负荷现象，可能是：
1）缓冲器特性欠佳；
2）杠杆间死行程过大；
3）调速器死区太大；
4）油质脏，影响液压缓冲回复特性。
6、在什么情况下调速器才允许限制负荷运行？
答：水轮机一般应在自动调速状态下运行，此时调速器的开度限制器应放在最大开度位置，只有在调速系统工作不 稳定、电站上游水位过低、机组带病工作等特殊情况下，才 允许使用开度限制把导叶开度限制在水轮机必须降低出力的相应位置。

7、调速器投入自动时，为什么要求引导阔、主配压阀有微量跳动？
答：引导阀和主配压阀部是调速器内比较灵敏的元件，在正常调节过程中它们的位移量都不大。飞摆是调速器的测
速元件，多数调速器飞摇的重锤是由弹簧片连接的，测速过程中即使转速正常也不可避免地要引起转动套轻微跳动，因而引起主配压阀跳动。如果这个跳动量大于活塞与油孔的搭叠量，就会引起接力器晃动，使调速器工作不稳定。但是，微量的跳动又是必要的，这是因为有微量跳动，说明引导阀和主配压阀处于自由状态，运动中没有卡塞受阻现象；同时轻微跳动还可以防止引导阀的针塞与转动套之间、主配压阀的活塞与活塞套之间产生接触锈蚀。有的电液调速器，为了使外塞按某一频率轻微跳动，以减少干摩擦和死区，还特地将引导阀放在一个通交流电的线圈中。因此，对运行中的调速器，值班人员应注意观察引导阀和主配压阀是否有微量跳动。

8、机组运行中，调速器的开度限制的位置为什么要经常调整？
答：因为机组在运行中，导叶的开度限制，一般应放在机组最大出力的限制位置，此位置是根据上游水位的变化而改变的。
开度限制如过大，当上游水位高时，则机组调整出力时，容易过负荷；当水库上游水位低时，易使水轮机的效率急剧下降，产生机组振动。
开度限制如偏小，则又限制了机组不能发出最大出力。所以，一般导叶最大开度应限制于额定开度的95％以下，以免使水轮机的效率降低。
当机组启动后与电网并列时，若发现调速器不稳定，可用开度限制加以限制使其稳定；在与电网并列后，可将开度
限制放于机组最大出力限制的位置。


9、水轮机微机调速器有什么特点？
答：微机调速器是一种以微型计算机作为调节、控制核心，以新型机械液压随动系统作为执行机构的水轮机调速设
备。具有结构简单、操作方便的特点。且能同时测量机组频率和电网频率的功

能。譬如 WT－S一150型双微机调速器经过测试有如下特性：
（1）静特性试验，转速死区约0．012％；
（2）机组空载扰动后，稳定时间小于9S；
（3）机组甩25％额定负荷时，接力器不动时间约0.08S；
（4）机组甩满负荷后，稳定时间约 18s，超调 0.5～ 1次。
双微机调速器具有容错式测额的功能，能对调速器内部的部分元件进行错误检测，并能实现双机间无扰动自动切换，运行结果表明该调速器具有很高的抗干扰能力和较高的可靠性，调速器的各项性能指标均达到了国家部颁标准的要求。

10、水电站为什么要用双微机调速器替换原来的机械液压或电气液压调速器？
答：50年代初期以前，我国兴建的大、中型水电站，一般都是设置机械液压或电气液压调速器，自我国首台微机调速器于1984年11月在水电站投入运行后，近几年来这些水电站逐步用微机调速器替换了原机械液压或电气液压调速器，这是由于双微机调速器（WT－S－150型双微机调速器）是一种以微型计算机作为调节、控制核心，以新型机械液压随动系统作为执行机构的水轮机调速设备。经几年运行实践表明：
（1）稳定性好，可靠性高，全自动投入运行后，一直未发生溜负荷和调速器抽动等故障，也未发生元件损坏，插件接触不良现象，装置的故障率为零。
（2）调试简单、维护工作量少，原调速器小修需要3～7天，现在只要1～2天，大大缩短检修时间。
（3）装置精度高，调节性能好，原电液调速器采用大量的电位器，使得调节器的调试较麻烦，且很难满足技术要求，而微机调速器大部分功能软件化，使得整个调速系统调节精度大大提高，特别是协联关系曲线采用固化方式，减少了与制造厂家所给曲线的误差，提高了水轮机的效率。
(4)空载稳定性好，并网速度快，操作简单，调整负荷准确。
（5）微机调速器的抗油污能力强，电液转换器采用双堆阀结构，对油质要求低，投入运行后，一直未发生发卡现象，零点漂移也很小。
（6）装置功能齐全，自动化程度高。调节器采用双微机，可实现网频断线、机频断线、位移量反馈断线、电液转换器发卡、机组溜负荷等多种故障的判断与处理，在严重故障时可自动切手动，保证机组安全可靠运行。

11、试述双微机调速器的液压系统的工作原理。
答：液压系统具有三级液压放大，第一级是电液转换器，第二级是由引导阀和辅助接力器组成的液压放大器，第三级是主配压阀和主接力器，其工作原理是：
微机送来的电气信号与接力器位置信号在综合放大器内比较并放大，放大器的输出

信号使电液转换器产生与其成比例的位移，由于电液转换器与引导阀直接连接，此位移即通过液压放大器使主配压阀也产生相同的位移，并向主接力器供压力油使其移动，直到主接力器位置信号与微机的电气信号数值相等为止。

12、调速器在调整完正式投入运行前，为什么要进行空载扰动和负荷扰动试验？
答：空载运行是机组十分重要的一种运行工况。机组启动后、并入电网前，或机组甩负荷与电网解列之后，要求机组保持比较稳定的转速空载运行。调速器一般在空载运行时稳定性较差，因此需要进行空载扰动试验（外加急剧扰动量，一般为6％左右），以选择缓冲时间常数Td、暂态转差系数bt和局部反馈系数a等调节参数的最佳配合值使之满足下列要求：
(1)转速最大超调量不应超过转速扰动量的30％，
（2）超调次数不应超过2次；
（3）由扰动开始到转速稳定（相对转速摆动值不超过土0．25％）为止的调节时间TP，对机调一般不大于30S，对电调一般不大于20S。
缓冲时间常数Td可在0～20S内调整；暂态转差系数bt可在0～100％范围内调节，个别的可达0～140O％；局部反馈系数a可在0．1～0．5范围内调整，个别的为0．1～0．7。对于电液调速器，还应包括电液转换器与引导阀的行程比值a1。永态转差系数bP的值由调度部门给定，担任基荷时，bP值较大，担任峰荷时，bP值较小。
一般说，上述可调参数取得较大时，其稳定区域相应增大，但稳定性过高，调节时间TP将增加，还会增大超调量和超调次数，调速器动作迟缓，降低调节品质；同时增大a值后，转速死区有所增加，因此，在调整调速器参数时，要在满足稳定性要求的前提下，力求调节过渡过程快速衰减。要兼顾动、静调节质量，一般由Td 和bt值来保证稳定性，在不破坏调节系统稳定性的前提下，减小a和a1值。
负荷扰动试验的目的是检查机组在并入电网后或单机运行中负荷突变时调速器的动作情况和调节品质，同时选择带负荷时的最佳运行参数，如接力器不动作时间、调节时间、超调量和超调次数等。

13、机组大修后，为什么要进行甩负荷试验？
答：机组在大修后，经空载运行和带负荷试验，证明各部分运行正常，检修质量合乎要求，一般来说，可以并入电
网运行，但为了掌握机组在过渡过程中的运行情况，以确保电站安全，在正式投入电网运行之前，还应进行甩负荷试验，其目的于：
（1）了解在甩负荷过程中机组转速与蜗壳水压上升值的变化规律，测定其最大上升率，以确定导叶关闭时间；
（2）检查水轮机导叶、接力器关闭规律；包括测定不动时间、关闭

时间以及反馈和节流元件对关闭规律下的减速时间；
（3）考验调节系统在已选定的最佳参数下，调节过程的动态稳定性和速动性；
（4）初步了解过渡过程中机组内部水力特性与外部机电特性的变化情况及其对机组工作的影响。