2025年水轮机调速器技工技能鉴定考试题(附答案)

2025年水轮机调速器技工技能鉴定考试题(附答案)一、理论知识考试（满分100分）（一）单项选择题（每题2分，共20分）1.水轮机调速器的核心控制目标是（）。A.稳定机组有功功率B.维持电网频率恒定C.调节导叶开度D.保证机组效率最大化2.电液转换器的主要功能是（）。A.将机械位移信号转换为电信号B.将电信号转换为液压机械位移C.放大转速偏差信号D.实现PID调节运算3.调速器永态转差系数bp设置为5%时，若电网频率升高0.5Hz（额定频率50Hz），则机组有功功率将（）。A.增加10%额定功率B.减少10%额定功率C.增加5%额定功率D.减少5%额定功率4.测频回路中采用双PLC冗余测频的主要目的是（）。A.提高测频精度B.降低设备成本C.防止单通道故障导致测频失效D.简化系统结构5.缓冲时间常数Td增大时，调速器动态特性的变化是（）。A.调节过程超调量增大B.调节过程振荡周期缩短C.接力器动作速度变慢D.静态偏差减小6.调速器油压装置的额定工作压力为6.3MPa时，安全阀的整定压力应设置为（）。A.6.3MPaB.6.6MPaC.7.0MPaD.7.5MPa7.当调速器出现“接力器摆动”故障时，最可能的原因是（）。A.永态转差系数bp设置过小B.电液转换器零位漂移C.压力油罐油位过高D.反馈机构间隙过大8.机械液压型调速器中，缓冲器的作用是（）。A.消除转速死区B.提供软反馈C.放大控制信号D.限制接力器最大行程9.数字式调速器的PID参数中，积分环节（I）的主要作用是（）。A.减小动态偏差B.消除静态偏差C.抑制超调D.提高响应速度10.调速器紧急停机电磁阀动作时，其控制逻辑是（）。A.失电开启，快速关闭导叶B.得电开启，快速关闭导叶C.失电关闭，保持导叶开度D.得电关闭，保持导叶开度（二）判断题（每题1分，共10分。正确打“√”，错误打“×”）1.调速器的转速死区越小，对电网频率波动的调节越灵敏，但可能导致接力器频繁动作。（）2.压力油罐中压缩空气与油的体积比应为1:1，以保证油压稳定。（）3.电液随动系统中，主配压阀的位移由辅助接力器控制，辅助接力器的位移由电液转换器控制。（）4.调速器静特性试验中，当机组转速从额定值上升到105%额定转速时，接力器应全关。（）5.数字式调速器的测频精度应不低于0.01Hz，否则会影响调节品质。（）6.缓冲时间常数Td的调整主要影响调速器的动态稳定性，Td过小可能导致调节过程振荡。（）7.调速器油压装置的压油泵启动频繁，可能是由于压力油罐漏气或密封不良导致。（）8.机械液压型调速器的永态转差机构通过反馈杠杆实现，其调整会影响机组的一次调频能力。（）9.当调速器电源模块故障时，应立即手动操作机械柜紧急停机按钮，避免机组失控。（）10.调速器的电气柜与机械柜之间的连接电缆应采用屏蔽电缆，以防止电磁干扰影响控制信号。（）（三）简答题（每题5分，共30分）1.简述水轮机调速器的主要组成部分及其功能。2.说明数字式调速器中PID控制参数（比例P、积分I、微分D）的各自作用及调整原则。3.列举调速器静态特性试验的主要步骤及合格标准。4.分析调速器接力器不动的可能原因（至少列出5项）。5.简述压力油罐补油与补气的操作流程及注意事项。6.解释“调速器转速死区”的定义，并说明其对机组运行的影响。（四）计算题（每题10分，共20分）1.某机组额定转速为300r/min，调速器实测转速死区试验数据如下：-升速过程：转速从298r/min升至302r/min时，接力器开始动作；-降速过程：转速从302r/min降至298r/min时，接力器开始动作。计算该调速器的转速死区ix（保留两位小数）。2.某调速器缓冲器的反馈时间常数Td设计值为4s，实测辅助接力器位移从0%到100%的时间为8s，主接力器位移从0%到100%的时间为16s。已知缓冲器反馈系数ef=0.2，计算缓冲时间常数实际值Td’，并判断是否符合设计要求（公式：Td=ef×T，其中T为主接力器全行程时间）。（五）综合分析题（20分）某水电站3号机组在并网运行时出现“有功功率波动大”现象，监控系统显示调速器输出指令频繁变化，接力器小幅摆动。请结合调速器工作原理，分析可能的故障原因及排查步骤。二、实操技能考核（满分100分）（一）项目1：调速器静态特性测试（30分）操作要求：使用模拟转速信号发生器，测试调速器在不同转速下的接力器开度，并绘制静特性曲线。工具与材料：转速信号发生器、万用表、开度传感器、记录表格。操作步骤：1.检查调速器电源、油压是否正常（3分）；2.断开机组主油阀，切换至手动操作模式（3分）；3.启动模拟转速信号发生器，设置初始转速为95%额定转速（3分）；4.逐步增加转速至105%额定转速，记录对应接力器开度（5分）；5.逐步降低转速至95%额定转速，记录对应接力器开度（5分）；6.计算转速死区及静特性曲线斜率（5分）；7.恢复调速器至自动模式，关闭模拟信号源（3分）；8.清理现场，填写测试报告（3分）。（二）项目2：电液转换器零位调整（30分）操作要求：调整电液转换器输出位移为零，确保主配压阀处于中间位置。工具与材料：万用表、千分表、内六角扳手、调节螺钉。操作步骤：1.确认调速器处于断电状态，油压关闭（3分）；2.拆卸电液转换器保护罩，安装千分表监测输出活塞杆位移（3分）；3.接通控制电源，输入零控制信号（4-20mA对应0%）（4分）；4.观察千分表读数，若不为零，调整电液转换器的零位调节螺钉（8分）；5.检查主配压阀反馈指针是否居中，确认零位调整到位（6分）；6.恢复保护罩，清理工具（3分）；7.通电测试，验证零位稳定性（3分）。（三）项目3：调速器紧急停机操作（40分）操作要求：模拟机组出现过速故障时，执行紧急停机流程，确保导叶快速关闭。工具与材料：紧急停机按钮、压力传感器、开度传感器、操作票。操作步骤：1.确认故障现象（转速超过115%额定值），核对监控信号（5分）；2.立即按下机械柜紧急停机按钮，触发紧急停机电磁阀动作（5分）；3.观察接力器关闭时间（应≤2s），记录导叶从全开至全关的时间（8分）；4.检查压力油罐油压是否正常（≥5.8MPa），防止油压过低影响关闭速度（7分）；5.确认导叶全关后，切断调速器控制电源（5分）；6.检查紧急停机回路继电器动作情况，验证电气联动逻辑（6分）；7.填写操作记录，汇报值班负责人（4分）。答案及评分标准一、理论知识考试答案（一）单项选择题1.B2.B3.B4.C5.C6.B7.D8.B9.B10.A（二）判断题1.√2.×（应为2:1~3:1）3.√4.×（接力器应全关的转速为115%~120%额定值）5.√6.√7.√8.√9.×（应优先切换至手动操作，避免紧急停机）10.√（三）简答题1.主要组成：-测量单元（测频模块）：采集机组转速信号，与给定值比较生成偏差信号；-调节单元（PID控制器）：对偏差信号进行比例、积分、微分运算，输出控制指令；-放大执行单元（电液转换器、主配压阀、接力器）：将电信号转换为液压机械位移，驱动导叶动作；-反馈单元（机械反馈、电气反馈）：将接力器位移反馈至调节单元，形成闭环控制。2.PID参数作用及调整原则：-比例（P）：快速反应偏差，增大P可提高响应速度，但过大会导致超调；-积分（I）：消除静态偏差，增大I可加快消除偏差，但过大会引起振荡；-微分（D）：预测偏差变化趋势，抑制超调，增大D可提高稳定性，但过大会放大噪声。调整原则：先调P，再调I，最后调D，以系统稳定且无静差为目标。3.静态特性试验步骤：-准备：断开主油阀，投入模拟转速信号；-升速测试：从95%额定转速升至105%，记录转速-开度数据；-降速测试：从105%降至95%，记录数据；-计算：转速死区、静特性斜率；合格标准：转速死区≤0.06%，静特性曲线线性度偏差≤2%，无明显回环。4.接力器不动的可能原因：-电液转换器故障（卡阻或线圈烧毁）；-主配压阀卡阻（油质污染导致阀塞卡死）；-接力器活塞密封损坏（内漏导致无法建立压力）；-压力油罐油压过低（低于5.5MPa时安全锁闭阀动作）；-电气控制信号丢失（测频模块故障或PID输出断线）；-反馈机构故障（反馈杆断裂导致闭环失控）。5.补油与补气操作流程：-补油：确认油压低于下限（5.8MPa），启动压油泵补油至上限（6.3MPa），观察油位计；-补气：使用空气压缩机向压力油罐充气，直至油气比达到2:1（油位计显示油位在1/3~1/2）；注意事项：补气前需确认油位正常，避免过充；补油时监测油压变化，防止油泵过载；操作时佩戴防护手套，远离高压油管路。6.转速死区定义：调速器不产生接力器动作的最大转速偏差与额定转速的百分比。影响：死区过小会导致接力器频繁动作，缩短设备寿命；死区过大则机组对电网频率波动不敏感，影响一次调频能力。（四）计算题1.转速死区计算：额定转速n0=300r/min，升速动作转速n1=302r/min，降速动作转速n2=298r/min；转速偏差Δn=(n1-n2)/2=(302-298)/2=2r/min；转速死区ix=(Δn/n0)×100%=(2/300)×100%≈0.67%。2.缓冲时间常数计算：主接力器全行程时间T=16s，反馈系数ef=0.2；Td’=ef×T=0.2×16=3.2s；设计值Td=4s，实际值3.2s小于设计值，可能导致调节过程超调，需检查缓冲器节流阀是否开度过大。（五）综合分析题可能原因：1.测频模块故障（信号跳变导致转速偏差计算错误）；2.PID参数设置不当（积分时间过小，导致调节过于敏感）；3.电液转换器零位漂移（输出小幅度波动，引起接力器摆动）；4.反馈传感器故障（开度信号跳变，闭环控制不稳定）；5.压力油罐油气比失调（油压波动导致接力器动作不稳定）；6.机械部分卡阻（导叶轴套磨损，动作阻力变化）。排查步骤：1.检查测频模块输出（用示波器监测频率信号是否稳定）；2.核对PID参数（与厂家推荐值对比，尝试增大积分时间）；3.监测电液转换器输入输出（用万用表测量控制电流与位移是否线性）；4.校验开度传感器（用千分表对比实际开度与反馈信号）；5.检查压力油罐油位