2025年水輪機調(diào)速器技工技能鑒定考試題(附答案)一、理論知識考試（滿分100分）（一）單項選擇題（每題2分，共20分）1.水輪機調(diào)速器的核心控制目標是（）。A.穩(wěn)定機組有功功率B.維持電網(wǎng)頻率恒定C.調(diào)節(jié)導葉開度D.保證機組效率最大化2.電液轉(zhuǎn)換器的主要功能是（）。A.將機械位移信號轉(zhuǎn)換為電信號B.將電信號轉(zhuǎn)換為液壓機械位移C.放大轉(zhuǎn)速偏差信號D.實現(xiàn)PID調(diào)節(jié)運算3.調(diào)速器永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)bp設(shè)置為5%時，若電網(wǎng)頻率升高0.5Hz（額定頻率50Hz），則機組有功功率將（）。A.增加10%額定功率B.減少10%額定功率C.增加5%額定功率D.減少5%額定功率4.測頻回路中采用雙PLC冗余測頻的主要目的是（）。A.提高測頻精度B.降低設(shè)備成本C.防止單通道故障導致測頻失效D.簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)5.緩沖時間常數(shù)Td增大時，調(diào)速器動態(tài)特性的變化是（）。A.調(diào)節(jié)過程超調(diào)量增大B.調(diào)節(jié)過程振蕩周期縮短C.接力器動作速度變慢D.靜態(tài)偏差減小6.調(diào)速器油壓裝置的額定工作壓力為6.3MPa時，安全閥的整定壓力應設(shè)置為（）。A.6.3MPaB.6.6MPaC.7.0MPaD.7.5MPa7.當調(diào)速器出現(xiàn)“接力器擺動”故障時，最可能的原因是（）。A.永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)bp設(shè)置過小B.電液轉(zhuǎn)換器零位漂移C.壓力油罐油位過高D.反饋機構(gòu)間隙過大8.機械液壓型調(diào)速器中，緩沖器的作用是（）。A.消除轉(zhuǎn)速死區(qū)B.提供軟反饋C.放大控制信號D.限制接力器最大行程9.數(shù)字式調(diào)速器的PID參數(shù)中，積分環(huán)節(jié)（I）的主要作用是（）。A.減小動態(tài)偏差B.消除靜態(tài)偏差C.抑制超調(diào)D.提高響應速度10.調(diào)速器緊急停機電磁閥動作時，其控制邏輯是（）。A.失電開啟，快速關(guān)閉導葉B.得電開啟，快速關(guān)閉導葉C.失電關(guān)閉，保持導葉開度D.得電關(guān)閉，保持導葉開度（二）判斷題（每題1分，共10分。正確打“√”，錯誤打“×”）1.調(diào)速器的轉(zhuǎn)速死區(qū)越小，對電網(wǎng)頻率波動的調(diào)節(jié)越靈敏，但可能導致接力器頻繁動作。（）2.壓力油罐中壓縮空氣與油的體積比應為1:1，以保證油壓穩(wěn)定。（）3.電液隨動系統(tǒng)中，主配壓閥的位移由輔助接力器控制，輔助接力器的位移由電液轉(zhuǎn)換器控制。（）4.調(diào)速器靜特性試驗中，當機組轉(zhuǎn)速從額定值上升到105%額定轉(zhuǎn)速時，接力器應全關(guān)。（）5.數(shù)字式調(diào)速器的測頻精度應不低于0.01Hz，否則會影響調(diào)節(jié)品質(zhì)。（）6.緩沖時間常數(shù)Td的調(diào)整主要影響調(diào)速器的動態(tài)穩(wěn)定性，Td過小可能導致調(diào)節(jié)過程振蕩。（）7.調(diào)速器油壓裝置的壓油泵啟動頻繁，可能是由于壓力油罐漏氣或密封不良導致。（）8.機械液壓型調(diào)速器的永態(tài)轉(zhuǎn)差機構(gòu)通過反饋杠桿實現(xiàn)，其調(diào)整會影響機組的一次調(diào)頻能力。（）9.當調(diào)速器電源模塊故障時，應立即手動操作機械柜緊急停機按鈕，避免機組失控。（）10.調(diào)速器的電氣柜與機械柜之間的連接電纜應采用屏蔽電纜，以防止電磁干擾影響控制信號。（）（三）簡答題（每題5分，共30分）1.簡述水輪機調(diào)速器的主要組成部分及其功能。2.說明數(shù)字式調(diào)速器中PID控制參數(shù)（比例P、積分I、微分D）的各自作用及調(diào)整原則。3.列舉調(diào)速器靜態(tài)特性試驗的主要步驟及合格標準。4.分析調(diào)速器接力器不動的可能原因（至少列出5項）。5.簡述壓力油罐補油與補氣的操作流程及注意事項。6.解釋“調(diào)速器轉(zhuǎn)速死區(qū)”的定義，并說明其對機組運行的影響。（四）計算題（每題10分，共20分）1.某機組額定轉(zhuǎn)速為300r/min，調(diào)速器實測轉(zhuǎn)速死區(qū)試驗數(shù)據(jù)如下：-升速過程：轉(zhuǎn)速從298r/min升至302r/min時，接力器開始動作；-降速過程：轉(zhuǎn)速從302r/min降至298r/min時，接力器開始動作。計算該調(diào)速器的轉(zhuǎn)速死區(qū)ix（保留兩位小數(shù)）。2.某調(diào)速器緩沖器的反饋時間常數(shù)Td設(shè)計值為4s，實測輔助接力器位移從0%到100%的時間為8s，主接力器位移從0%到100%的時間為16s。已知緩沖器反饋系數(shù)ef=0.2，計算緩沖時間常數(shù)實際值Td’，并判斷是否符合設(shè)計要求（公式：Td=ef×T，其中T為主接力器全行程時間）。（五）綜合分析題（20分）某水電站3號機組在并網(wǎng)運行時出現(xiàn)“有功功率波動大”現(xiàn)象，監(jiān)控系統(tǒng)顯示調(diào)速器輸出指令頻繁變化，接力器小幅擺動。請結(jié)合調(diào)速器工作原理，分析可能的故障原因及排查步驟。二、實操技能考核（滿分100分）（一）項目1：調(diào)速器靜態(tài)特性測試（30分）操作要求：使用模擬轉(zhuǎn)速信號發(fā)生器，測試調(diào)速器在不同轉(zhuǎn)速下的接力器開度，并繪制靜特性曲線。工具與材料：轉(zhuǎn)速信號發(fā)生器、萬用表、開度傳感器、記錄表格。操作步驟：1.檢查調(diào)速器電源、油壓是否正常（3分）；2.斷開機組主油閥，切換至手動操作模式（3分）；3.啟動模擬轉(zhuǎn)速信號發(fā)生器，設(shè)置初始轉(zhuǎn)速為95%額定轉(zhuǎn)速（3分）；4.逐步增加轉(zhuǎn)速至105%額定轉(zhuǎn)速，記錄對應接力器開度（5分）；5.逐步降低轉(zhuǎn)速至95%額定轉(zhuǎn)速，記錄對應接力器開度（5分）；6.計算轉(zhuǎn)速死區(qū)及靜特性曲線斜率（5分）；7.恢復調(diào)速器至自動模式，關(guān)閉模擬信號源（3分）；8.清理現(xiàn)場，填寫測試報告（3分）。（二）項目2：電液轉(zhuǎn)換器零位調(diào)整（30分）操作要求：調(diào)整電液轉(zhuǎn)換器輸出位移為零，確保主配壓閥處于中間位置。工具與材料：萬用表、千分表、內(nèi)六角扳手、調(diào)節(jié)螺釘。操作步驟：1.確認調(diào)速器處于斷電狀態(tài)，油壓關(guān)閉（3分）；2.拆卸電液轉(zhuǎn)換器保護罩，安裝千分表監(jiān)測輸出活塞桿位移（3分）；3.接通控制電源，輸入零控制信號（4-20mA對應0%）（4分）；4.觀察千分表讀數(shù)，若不為零，調(diào)整電液轉(zhuǎn)換器的零位調(diào)節(jié)螺釘（8分）；5.檢查主配壓閥反饋指針是否居中，確認零位調(diào)整到位（6分）；6.恢復保護罩，清理工具（3分）；7.通電測試，驗證零位穩(wěn)定性（3分）。（三）項目3：調(diào)速器緊急停機操作（40分）操作要求：模擬機組出現(xiàn)過速故障時，執(zhí)行緊急停機流程，確保導葉快速關(guān)閉。工具與材料：緊急停機按鈕、壓力傳感器、開度傳感器、操作票。操作步驟：1.確認故障現(xiàn)象（轉(zhuǎn)速超過115%額定值），核對監(jiān)控信號（5分）；2.立即按下機械柜緊急停機按鈕，觸發(fā)緊急停機電磁閥動作（5分）；3.觀察接力器關(guān)閉時間（應≤2s），記錄導葉從全開至全關(guān)的時間（8分）；4.檢查壓力油罐油壓是否正常（≥5.8MPa），防止油壓過低影響關(guān)閉速度（7分）；5.確認導葉全關(guān)后，切斷調(diào)速器控制電源（5分）；6.檢查緊急停機回路繼電器動作情況，驗證電氣聯(lián)動邏輯（6分）；7.填寫操作記錄，匯報值班負責人（4分）。答案及評分標準一、理論知識考試答案（一）單項選擇題1.B2.B3.B4.C5.C6.B7.D8.B9.B10.A（二）判斷題1.√2.×（應為2:1~3:1）3.√4.×（接力器應全關(guān)的轉(zhuǎn)速為115%~120%額定值）5.√6.√7.√8.√9.×（應優(yōu)先切換至手動操作，避免緊急停機）10.√（三）簡答題1.主要組成：-測量單元（測頻模塊）：采集機組轉(zhuǎn)速信號，與給定值比較生成偏差信號；-調(diào)節(jié)單元（PID控制器）：對偏差信號進行比例、積分、微分運算，輸出控制指令；-放大執(zhí)行單元（電液轉(zhuǎn)換器、主配壓閥、接力器）：將電信號轉(zhuǎn)換為液壓機械位移，驅(qū)動導葉動作；-反饋單元（機械反饋、電氣反饋）：將接力器位移反饋至調(diào)節(jié)單元，形成閉環(huán)控制。2.PID參數(shù)作用及調(diào)整原則：-比例（P）：快速反應偏差，增大P可提高響應速度，但過大會導致超調(diào)；-積分（I）：消除靜態(tài)偏差，增大I可加快消除偏差，但過大會引起振蕩；-微分（D）：預測偏差變化趨勢，抑制超調(diào)，增大D可提高穩(wěn)定性，但過大會放大噪聲。調(diào)整原則：先調(diào)P，再調(diào)I，最后調(diào)D，以系統(tǒng)穩(wěn)定且無靜差為目標。3.靜態(tài)特性試驗步驟：-準備：斷開主油閥，投入模擬轉(zhuǎn)速信號；-升速測試：從95%額定轉(zhuǎn)速升至105%，記錄轉(zhuǎn)速-開度數(shù)據(jù)；-降速測試：從105%降至95%，記錄數(shù)據(jù)；-計算：轉(zhuǎn)速死區(qū)、靜特性斜率；合格標準：轉(zhuǎn)速死區(qū)≤0.06%，靜特性曲線線性度偏差≤2%，無明顯回環(huán)。4.接力器不動的可能原因：-電液轉(zhuǎn)換器故障（卡阻或線圈燒毀）；-主配壓閥卡阻（油質(zhì)污染導致閥塞卡死）；-接力器活塞密封損壞（內(nèi)漏導致無法建立壓力）；-壓力油罐油壓過低（低于5.5MPa時安全鎖閉閥動作）；-電氣控制信號丟失（測頻模塊故障或PID輸出斷線）；-反饋機構(gòu)故障（反饋桿斷裂導致閉環(huán)失控）。5.補油與補氣操作流程：-補油：確認油壓低于下限（5.8MPa），啟動壓油泵補油至上限（6.3MPa），觀察油位計；-補氣：使用空氣壓縮機向壓力油罐充氣，直至油氣比達到2:1（油位計顯示油位在1/3~1/2）；注意事項：補氣前需確認油位正常，避免過充；補油時監(jiān)測油壓變化，防止油泵過載；操作時佩戴防護手套，遠離高壓油管路。6.轉(zhuǎn)速死區(qū)定義：調(diào)速器不產(chǎn)生接力器動作的最大轉(zhuǎn)速偏差與額定轉(zhuǎn)速的百分比。影響：死區(qū)過小會導致接力器頻繁動作，縮短設(shè)備壽命；死區(qū)過大則機組對電網(wǎng)頻率波動不敏感，影響一次調(diào)頻能力。（四）計算題1.轉(zhuǎn)速死區(qū)計算：額定轉(zhuǎn)速n0=300r/min，升速動作轉(zhuǎn)速n1=302r/min，降速動作轉(zhuǎn)速n2=298r/min；轉(zhuǎn)速偏差Δn=(n1-n2)/2=(302-298)/2=2r/min；轉(zhuǎn)速死區(qū)ix=(Δn/n0)×100%=(2/300)×100%≈0.67%。2.緩沖時間常數(shù)計算：主接力器全行程時間T=16s，反饋系數(shù)ef=0.2；Td’=ef×T=0.2×16=3.2s；設(shè)計值Td=4s，實際值3.2s小于設(shè)計值，可能導致調(diào)節(jié)過程超調(diào)，需檢查緩沖器節(jié)流閥是否開度過大。（五）綜合分析題可能原因：1.測頻模塊故障（信號跳變導致轉(zhuǎn)速偏差計算錯誤）；2.PID參數(shù)設(shè)置不當（積分時間過小，導致調(diào)節(jié)過于敏感）；3.電液轉(zhuǎn)換器零位漂移（輸出小幅度波動，引起接力器擺動）；4.反饋傳感器故障（開度信號跳變，閉環(huán)控制不穩(wěn)定）；5.壓力油罐油氣比失調(diào)（油壓波動導致接力器動作不穩(wěn)定）；6.機械部分卡阻（導葉軸套磨損，動作阻力變化）。排查步驟：1.檢查測頻模塊輸出（用示波器監(jiān)測頻率信號是否穩(wěn)定）；2.核對PID參數(shù)（與廠家推薦值對比，嘗試增大積分時間）；3.監(jiān)測電液轉(zhuǎn)換器輸入輸出（用萬用表測量控制電流與位移是否線性）；4.校驗開度傳感器（用千分表對比實際開度與反饋信號）；5.檢查壓力油罐油位