调速器调试试验

1、XXX水电站调速器实验高志云2013/10/15目录1实验目的12静态实验(无水实验)22.1 试验前的检查22.2 接力器电气反馈传感器调整试验32.3 远方信号校验试验42.4 测频回路试验52.5 齿盘测频试验62.6 模拟动作试验62.7 插值运算参数校核试验82.8 调节模式切换试验92.9 电源消失试验92.10 故障、事故试验92.11 静特性试验102.12 模拟甩负荷试验102.13 通讯试验113动态实验 （充水后实验）113.1 手动开、停机试验113.2 自动开停机试验123.3 空载扰动检查试验133.4 空载摆动试验143.5 甩负荷试验144 微机调速器故障分析及

2、对策154.1 机组自动空载频率摆动值大154.2 与水头有关的故障154.3 机组并网运行接力器开度自行减小164.4 调速器接力器抖动174.5 甩负荷故障174.6 调节模式自动切换184.7 微机调速器自行检出的故障194.8 微机调速器运行时的监视参量191实验目的为了检验调速器性能的优劣，在正式投入运行前必须进行一系列调整实验，合理的选择整定调速器的各种调节参数，使其具有良好的静、动态特性，从而保证水轮发电机组安全可靠运行。2静态实验(无水实验)2.1 试验前的检查2.1.1 电气柜、机械柜安装 电气柜安装于电站屏柜布置层，不得与大电流、大功率设备，如励磁系统安装在一起。柜体安装牢

3、固，采用螺钉（或焊接方式）固定与基础板上，柜体包括柜体活动部分（前后门）必须可靠接地。2.1.2 线路检查安装单位电缆接线已经结束，安装检查工作已经结束。调速器交、直流220V输入电源线由独立电缆线输入，进入指定接线端子。核实LCU输入调速器的离散量接点（开机令、停机令、增减负荷令、紧急停机令）、来自锁锭位置的接点和机组出口断路器接点必须为无源接点。 调速器信号输入屏蔽线按照要求接入，电缆屏蔽线应单边接入调速器接地端子，并且不得与动力线同用一根电缆。2.1.3 安全检查发电机开关跳开、闸刀已拉开。工作门全关、闸门落下（或蝴蝶阀已经全关），压力钢管处于无水状态。水车室、转轮室内不得有人工作。调速

4、器静态试验工作票已开。有关人员确认调试人员可以开始工作。油压装置处于正常自动运行状态 2.1.4 上电检查上电前，断开调速器柜内主设备电源输入端（位移传感器电源、接近开关电源等）。通入交直流220V电压，测量上一步骤中断开各端电源电压是否正确，并记录当前工作电源的电压值 。在开度传感器侧测量与传感器接线电缆电源值（与设计传感器电源相同）。检查完毕，断开电源，恢复线路 。上电后，观察10分钟，无明显烧焦、异味、放电声等。2.2 接力器电气反馈传感器调整试验调速器处于机手动状态。导叶（桨叶）开度传感器行程反馈的调整 ：A、精密电阻型传感器 手动将导叶（桨叶）关到全关位置，稳定之后，旋开可变电阻的固

5、定螺丝（共有2个），调整传感器电位器，使其输出电压值为0.15V±0.02，锁紧固定螺丝。 手动将导叶（桨叶）开到全开位置，稳定之后，调整印制板上的可调电阻，使其输出电压值为9.88V±0.02。 调整结束后，来回开启和关闭接力器，反复校核调整值。B、直线位移传感器和拉线式位移传感器手动将导叶（桨叶）关到全关位置（传感器伸出本体为开启方向），稳定之后，再开到全开位置，保证导叶（桨叶）全行程在传感器的正常工作行程之内。记录全关、全开位置稳定时程序监视到的反馈数据，通过程序调整使导叶（桨叶）全关、全开位置对应开度数值为0100%,全关范围00.50%，全开范围99.00%100

6、%之内。C、角位移传感器角位移传感器装有变程轮，其作用为将接力器直线行程转换为120度的角度位移。导叶和桨叶开关机时间整定,分段关闭时间的整定。注意事项：调速器发生误动作，相当一部分问题由直线位移传感器安装未校平，不牢固引起，因此，建议安装或检修时，将传感器本体校水平。出现误动作的主要现象有：误开机、误发机频故障、显示屏显示错误值等等诸多问题。2.3 远方信号校验试验远方开机令、停机令、增减有功指令、紧急停机命令、急停复归命令等开入量，触摸屏显示正确，与设计功能点对应。（与监控设备单位配合）断路器接点从发电机出口断路器辅助接点直接引入，不得从继电器转接获得此接点。锁锭投入、拔除信号可以直接从锁

7、锭的位置行程开关处接线，也可以从监控开出扩展得到此信号。2.4 测频回路试验 做测频回路试验时，将接力器开启至大于6%的开度位置，调速器置手动，断路器处于“分”位置。2.4.1 机频测量试验机频测量试验即网频端不施加频率信号。断开外部机组PT信号线，使用信号发生器发出模拟机频信号，将信号发生器频率信号接入单相调压器输入端，调节输出端电压为0.3V接入调速器机频端子，依次改变机频在10Hz-95Hz间发频。2.4.2 网频测量试验 断开外部电网PT信号线，使用信号发生器发出模拟网频信号，将信号发生器频率信号接入单相调压器输入端，调节输出端电压为0.3V接入调速器网频端子，依次改变“网频”在48H

8、z-52Hz间发频。以上测量发频值与收频值最大偏差不得大于0.02Hz。2.4.3 模拟实际机端电压频率测量试验模拟实际机端电压频率测量试验即拆除上述1、2项试验接线，将市电接入调压器输入端，将输出端电压调节至120V，接入机频和网频输入端，观察10分钟，记录机频与网频变化最大值与最小值。2.5 齿盘测频试验 从用户得到机组额定转速（锦东机组额定转速166.7r/min）以及齿盘齿数（1、2号机72齿，3、4号机36齿），经换算得出相当于齿盘旋转时的模拟频率值。用频率发生器模拟齿盘信号，观察频率测量是否正确。 采用频率发生器接入电压整形板后接入调速器齿盘测频开关输入端子。2.6 模拟动作试验

9、2.6.1 机械开限增减试验（带机械开限调速器） 动作机械开限电磁阀，观察机械开限开关方向是否正确。开限范围是否正确，开限刻度读数是否正确。2.6.2 紧急停机实验将导叶开启到30%，按下“紧急停机”按钮，导叶应快速关至全关；按“急停复归”按钮，紧急停机电磁阀应复归，导叶能自由开启。将导叶开启到全开位置，按下“紧急停机”按钮，导叶至全关，测量纪录导叶两段关闭时间，同时测量开机时间，如果不符合要求，需机械调整，记录最终的调整时间。2.6.3 手自动切换试验将机械开限开启至80%。模拟开机至空载状态，模拟合断路器，此时为开度模式。操作按钮，切换导叶“自动”、“手动”，观察切换前后导叶的实际开度，同

10、时观察指示灯显示、继电器动作情况。切换前后，导叶开度无明显扰动（导叶变化应小于1%），指示灯显示、继电器动作应正确。2.6.4 模拟动作试验机械开限全开，调速器切到自动方式，由信号发生器发出模拟机频，网频PT接入。由中控室（或LCU）向调速器发出“开机”、“合断路器”、“停机”、“增加”、“减少”等命令，观察调速器在各种工况下工作状态，并记录波形，分析实际数据。2.7 插值运算参数校核试验 2.7.1 起动开度校核试验从电厂处获得确切的不同水头对应的开机空载开度曲线。据此，确定第一开机度和第二开机度接点值。输入不同水头，自动开机至空载状态。观察纪录不同水头下的起动开度YKJ1、起动开度YKJ2

11、是否符合曲线要求。2.7.2 最大出力限制线校核试验从电厂处获得确切的不同水头对应的最大出力限制曲线。模拟合上油开关，让调速器进入模拟负载状态。输入不同水头，在不同的水头下操作，操作导叶增/减开关，模拟增加负荷至最大值，检查是否与曲线符合。2.7.3 电气协联关系试验（轴流式双调机组 ）从用户获得确切的导叶和桨叶的协联关系曲线，检查并核定程序中的协联表格值。调速器处于“自动”工况，开限L=100%，功率给定PG=0%，机频信号fj=50.00HZ。导叶在不同开度位置下，调整不同水头值，记录桨叶开度，检查是否与曲线符合。2.8 调节模式切换试验调速器工作在模拟负载状态下。操作调速器触摸屏上模式切

12、换按键，手动进行模式切换，观察导叶开度变化，检查是否有扰动。手动模式切换使调速器工作在开度或功率模式下。机频超出50±0.5HZ时，观察调速器是否自动切换至频率模式。在功率模式下，模拟功率故障，观察调速器是否自动切换至开度模式。2.9 电源消失试验 调速器工作在模拟负载状态。（断路器合，机频50Hz）先后切除直流、交流电源，观察接力器变化情况，检查是否有明显扰动。先后接通交流、直流电源，观察接力器变化情况，检查是否有明显扰动。2.10 故障、事故试验调速器工作于模拟负载状态，自动工况。分别断开网频信号、功率反馈、故障灯应闪烁，发出故障报警。断开机频信号线，调速器维持原位，同时发出报警

13、信号。断开导叶反馈信号，桨叶反馈信号（双调机组），调速器自动切至机手动，同时发出报警信号。PLC程序内置PLC故障位，模拟PLC故障，调速器自动切至机手动，同时发出报警信号2.11 静特性试验1、调速器处于“自动”工况，负载状态，参数设置为：永态转差率bp=4%，PID系数kp=10、ki=10、kd=0，开限=100%，YG=50%，fj=50.00HZ，PG=0，FG=50.00HZ。2、将机频fj从50.00开始，以0.001Hz递增或递减，每间隔0.20Hz记录一次，使接力器行程单调上升或单调下降一个来回，录波并记录机频fj和相应导叶行程值。3、根据记录数据采用一次线性回归法计算调速器

14、转速死区是否符合标准。实验结果：转速死区要求小于2%。快速工程计算方法：记录同一发频值的最大接力器开关位置偏差为ymax，接力器的全行程为ymax，则试验最大转速死区为ix=(ymax/ymax)×bp 。2.12 模拟甩负荷试验调速器置自动运行、断路器合、增加导叶开度，使接力器位于电气出力限制位置（判断是否能够限制住），断开断路器信号，观察导叶变化规律。（要求超过稳定转速3额定值以上的波峰不得超过2次，转速调整时间小于40S）2.13 通讯试验连接好通讯电缆（选用专用计算机通讯电缆），按监控系统要求设定站号、波特率、数据位、停止位、奇偶校验位、工作模式等。保证通讯上行、下行量的正确

15、性和可靠性。3动态实验 （充水后实验）3.1 手动开、停机试验3.1.1 试验前检查充水试验已经完成，确认可以进行开停机试验调速器处于纯机械手动方式，机械开限在全关位置，事故电磁阀已经复归，手动指示灯亮。动态试验工作票已开。3.1.2 试验过程根据实际水头设置水头参数，打开机械开限，拔出锁锭，准备手动开机。缓慢操作手柄，使导叶缓缓开启，机组转速逐渐升高。如未发现异常，应调整机组至空载运行状态，观察空载开度、水头和机组频率等参数是否正常。注意事项：若机频、网频在30分钟内测量无异常，则切入自动运行工况。记录当前水头值、空载开度。机组自动稳定运行30分钟后，如无异常，切换至机械手动将导叶关闭，手动

16、停机。根据当前水头和空载开度调整第一和第二开机度，以0.5%开度递增和递减，将开机曲线表输入至文件寄存器。（混流式机组第一开机度1.6倍当前空载开度；第二开机度1.1倍当前空载开度、贯流式机组相应减小）。3.2 自动开停机试验3.2.1 试验前检查手动开机试验已经完成，试验过程无异常现象。调速器处于停机备用状态，网频信号正常，“急停复归”指示灯、“自动”指示灯亮。3.2.2 自动开机试验过程bp、bt、Td、Tn置运行参数，水头值为当前实际值。锁锭拔出，机械开限开启至30%开度，准备自动开停机试验。由中控室（LCU）发“开机令”，导叶先开到起动开度，经数秒钟后，当fj45HZ时导叶开度应关到起

17、动开度，机组到空载状态。在机组起动过程中，严密观察机组转速及各部分状态。机组稳定空载运行30分钟，检查各部分状态。由中控室（LCU）发“停机令”，机组进入停机过程至停机等待状态，观察并记录停机过程曲线，计算停机时间。3.3 空载扰动检查试验空载扰动实验即对出于空载稳定运行的调节系统，突然给予规定的扰动，以检测机组转速突变后随调速器自动调节而稳定在新转速下的全过程是否符合标准的要求。国家标准规定(1)n1不大于扰动量30%。(2)调节时间<15Tw (对于PID型调速器Tw不大于4s,对于PI型调速器Tw不大于2.5s.)实验过程由中控室（LCU）发“开机”令，机组起动到空载状态。机组稳定

18、运行于空载无异常现象。改变频率给定，使机组频率在48HZ52HZ之间扰动。频率给定改变过程为：50HZ52HZ48HZ52HZ50HZ。观察并记录空载扰动波形。分别置四组不同的kp、ki、kd的数值，记录空载扰动波形，取超调量和调整时间最优的一组参数作为运行参数。3.4 空载摆动试验将bp、kp、ki、kd置扰动试验运行参数，发电机频率fG=50.00HZ。机组在空载自动状况下运行。调速器处于“频率调节”模式，使调速器跟踪50.00HZ记录机组频率在3分钟的波形曲线，计算频率摆动值，连续测量3次，取三次平均值空载频率摆动合格（大型调速器<±0.15%，中小型调速器<

19、77;0.25%）。3.5 甩负荷试验机组并网带负荷稳定运行30分钟，无任何异常现象,密切注意分段关闭阀动作情况。按额定负荷的25%、50%、75%、100%分四次进行甩负荷试验。观察并记录每次甩负荷波形，分析每次的最高频率、调整时间和涡壳压力上升率，如有异常，应立即停止试验，重新核对调保计算值。试验数据第一次增加到100负荷时，稳定10分钟后，将负荷减至75负荷位置，然后增到100负荷位置，以观察接力器或拐臂是否有卡阻现象。4 微机调速器故障分析及对策4.1 机组自动空载频率摆动值大原 因现 象处理方法机组手动空载频率摆动大机组手动空载频率摆动达0.51.0Hz，自动空载频率摆动为0.30.

20、6Hz进一步选择PID调节参数（bt、Td、Tn或KP、KI、KD），尽量减小机组自动空载频率摆动值PID调节参数bt、Td、Tn或KP、KI、KD整定不合适机组手动空载频率摆动0.20.3Hz，自动空载频率摆动小于上述值，但未达到国家标准要求合理选择PID调节参数值，特别注意它们之间的配合。例如，取bt=0.7、Td=4s、Tn=1.0s就会明显地搭配不当。接力器至导水机构和/或导水机构机械/电气反馈有过大的死区机组手动空载频率摆动0.20.3Hz，自动空载频率摆动大于等于上述数值，调PID参数无明显改善处理机械液压系统和反馈机构死区被控机组待并入的电网是小电网，电网频率摆动大PLC微机调速

21、器使被控机组频率跟踪于待并电网频率，后者摆动大而导致机组频率摆动大调整PLC微机调速器的PID调节参数：bt、Td向减小的方向改变，Tn向稍大的方向改变4.2 与水头有关的故障原 因现 象处理方法开机特性YKJ2（图2-36）小于空载开度开机过程中，机组频率到不了额定频率50Hz人工设定的水头值高于实际水头值，使查表插值得到的YKJ2小于空载开度，需人工设定正确水头值 程序中的YKJ2=f(H)曲线节点值偏小，应据电站实际空载开度，修正上述节点值电气开度限制增大不到应有的最大值导叶接力器增大不到合理的最大开度 人工设定的水头值高于实际水头值，使查表插值得到的电气开限最大值偏小，应人工设定正确水

22、头值 程序中的电气开度限制最大值的节点值小于应有的值，应修正上述节点值4.3 机组并网运行接力器开度自行减小原 因现 象处理方法电网频率升高，调速器接静态特性（bp）减小负荷接力器开度（机组所带负荷）与电网频率的关系正常，调速器由开度/功率调节模式自动切至频率调节模式工作如果被控机组并入大电网运行，且不起电网调频作用，可取较大的bp值，并使调速器在开度模式或功率模式下工作电液转换器卡阻 PLC YPID在较大位置 电液转换器平衡电流（电压）在开启方向 导叶向关闭方向运动检查并处理电液转换器： 切换并清洗滤油器检查电液转换器并排除卡阻现象机组油开关误动作 PLC YPID与导叶实际开度Yg一致

23、机组所带负荷在空载附近 机组二次回路电源消失或切换检查送入PLC微机调速器的机组油开关辅助接点，保证机组二次回路电源不间断。有的微机调速器在机组油开关断开时，即将电气开限以一定速度减至空载，或者立刻将其关至空载位置导叶行程电气反馈移位 PLC YPID与导叶开度反馈指示表基本一致 导叶实际开度明显小于YPID 调速器发出“导叶故障”信号检查导叶行程变送器，将调速器切至手动运行，调整并可靠固定变送器锁紧定位螺钉综合放大器开启方向放大器件失效 调速器不能开启，但能关闭 YPID与Yg不相等 平衡表有开启信号检查并排除综合放大器故障4.4 调速器接力器抖动原 因现 象处理方法调速器外部干扰 调速器外

24、部功率较大的电气设备启动/停止 调速器外部直流继电器或电磁铁动作/断开 检查并妥善处理PLC微机调速器的机柜和微机调节器壳体的接地 外部直流继电器或电磁铁线圈加装反向并接（续流）二极管；接点两端并接阻容吸收器件（100W电阻与630V，0.1mF电容器串联）机组频率信号源干扰多出现于开机过程中，机组转速未达到额定转速，残压过低；或机组空载，未投入励磁、机组大修后第一次开机，残压过低机组频率信号（残压信号和/或齿盘信号）均应采用各自的带屏蔽的双绞线接至PLC微机调速器，屏蔽层应可靠地在一点接地。频率信号线不要与强动力电源线或脉冲信号线平行、靠近布置接线松动、接触不良抖动现象无明显规律，似乎与机组

25、运行振动区、运行人员操作有一定联系检查PLC调速器接线端子、电流转换器等电/机转换装置、导叶接力器变送器、机组功率变送器、水头变送器及调速器内部接线的连接情况，并加以相应的处理4.5 甩负荷故障原 因现 象处理方法PID调节程序中负限幅过于靠近导叶接力器零值甩100%负荷过程中，导叶接力器关闭到最小开度后，开启过快，使机组频率超过3%额定频率的波峰数过多、调节时间过长使程序中负限幅3750（15%）减小，（例如，5000（20%），从而使导叶接力器关闭到最小开度后的停留时间加长PID调节程序中负限幅过于离开导叶接力器零值甩100%负荷过程中，导叶接力器关闭到最小开度后，开启过于迟缓，使机组频率

26、低于额定值的负波峰过大，调节时间过长使程序中负限幅3750（15%）增大（例如，2500（10%），从而使导叶接力器关闭到最小开度后的停留时间缩短导叶接力器关闭时间过短甩75%额定负荷过程中的水压上升值过大按调节保证计算，加长导叶接力器关闭时间值导叶接力器关闭时间过长甩75%额定负荷过程中的机组转速上升值过大按调节保证计算，缩短导叶接力器关闭时间两段关闭特性不合要求甩75%额定负荷过程中的水压上升和/或机组转速上升值过大按调节保证计算，调整两段关机速度及拐点调速器转速死区ix偏大甩25%额定负荷时，导叶接力器的不动时间过长 检查并减小机械液压系统死区 加大Tn（加速度时间常数）或KD（微分系数）值机组油开关接点误动作（断开）机组油开关未动作，仍在“合上”位置，但送给调速器的机组油开关接点断开，导致甩负荷或减负荷 完善机组二次回路电源接线，防止机组油开关辅助继电器误动作 PLC微机调速器程序中对油开关辅助接点进行断开延时处理4.6 调节模式自动切换原 因现 象处理方法机组功率变送器有故障或断线调速器由在并入电网、功率调节模式下工作，自动切换至开度调节模式下工作检查切换后的开度调节模式下的PLC微机调速器读入的机组功率值，若与机组实际功率有较大差别，与导叶开度不相适应，则可确认为机组功率变送器有故障或断线