水電廠調(diào)速器系統(tǒng)故障處理

林東生

摘要：本文根據(jù)某廠調(diào)速器日常運行情況進行調(diào)查，簡述水電廠機組調(diào)速器系統(tǒng)以及機組運行期間因調(diào)速器原因造成的故障，分析其原因，提出相應(yīng)的處理方法，并進行處理。

關(guān)鍵詞：調(diào)速器 系統(tǒng)故障 故障分析

0 引言

某水電廠機組自調(diào)速其改造投產(chǎn)以來，設(shè)備運行情況良好，各項技術(shù)指標基本能滿足要求。但調(diào)速器系統(tǒng)仍然發(fā)生幾起故障，雖然未造成嚴重后果，對機組及電網(wǎng)系統(tǒng)還是造成了一定的影響。為了保證機組及系統(tǒng)的安全運行，本文對調(diào)速器系統(tǒng)故障進行了調(diào)查與分析，最后總結(jié)出原因與預防方法以杜絕類似故障重復發(fā)生，防患于未然。

1 故障發(fā)現(xiàn)

故障1：2008年4月20日，運行人員接調(diào)度令開某號機組，運行人員在中控室監(jiān)控系統(tǒng)的上位機進行遠方操作,某號機組啟動后轉(zhuǎn)速迅速上升,在極短的時間內(nèi)轉(zhuǎn)速≥140%,機組過速保護裝置運作,該機組自動進行事故停機。但在停機過程中緊急停機第一次動作失敗，再自動進行第二次緊急停機動作后導葉全開以上信號復歸。在第三次緊急停機動作后導葉全關(guān)，機組轉(zhuǎn)速＜95%，在經(jīng)歷三次緊急停機動作后，緊急停機成功執(zhí)行，經(jīng)檢查未發(fā)現(xiàn)明顯問題。故障2：2008年4月24日，運行人員在開同一臺機組時發(fā)現(xiàn)，和4月20日故障相似，機組啟動后轉(zhuǎn)速迅速上升,在極短的時間內(nèi)轉(zhuǎn)速≥140%，運行人員迅速采取緊急停機動作、落進水口閘門動作和自動停機令動作。但第一次、第二次和第三次緊急停機動作全部無效，直至第四次緊急停機動作后導葉全開以上信號復歸。在第五次緊急停機動作后導葉全關(guān)，機組轉(zhuǎn)速＜95%，在經(jīng)歷五次緊急停機動作后，緊急停機才成功執(zhí)行。

2 故障初步檢驗

針對以上現(xiàn)象在進水口閘門下落、導葉無水的情況下對該機組調(diào)速器故障進行檢驗：首先，利用機械手操機構(gòu)進行多次導葉開閉試驗，導葉均能正常動作；利用現(xiàn)地電手動按鈕進行多次導葉開閉試驗，導葉均能正常動作，且導葉主反饋顯示正常，步進電機局部反饋電壓正常；導葉開啟狀態(tài)下，多次利用緊急停機關(guān)閉導葉，動作正常；對兩個反饋電位器相關(guān)電氣回路的各接線端子進行檢查正常。其次，用現(xiàn)地電手動方式將導葉開至30%開度，停止按鈕操作，此時導葉自動開至100%開度。導葉停在100%開度時，步進電機始終在往關(guān)側(cè)快速旋轉(zhuǎn)，其傳動軸及局部反饋裝置均壓在行程最下方。用現(xiàn)地電手動方式將導葉從100%開度往回關(guān)，在導葉關(guān)至70%開度時，停止按鈕操作，此時導葉自動關(guān)至0。斷開調(diào)速器電源，手動將導葉步進電機轉(zhuǎn)盤向開啟方向旋轉(zhuǎn)一定角度，松手后恢復調(diào)速器電源。調(diào)速器電源恢復后，導葉突然由0開至100%開度。此時將緊急停機電磁閥推向停機側(cè)，導葉未能正常關(guān)閉，且多次操作導葉均無反應(yīng)?，F(xiàn)地電手動將導葉關(guān)回，在關(guān)閉調(diào)節(jié)過程中發(fā)現(xiàn)調(diào)速器濾網(wǎng)后油壓嚴重偏低，且操作過程油壓波動較大。網(wǎng)前油壓為2.0Mpa，停止操作時網(wǎng)后油壓為0.9Mpa，操作過程壓油最低值達到0.55Mpa。此次操作未出現(xiàn)導葉自動突然全關(guān)的現(xiàn)象。現(xiàn)地電手動將導葉關(guān)至0后，重新將導葉開啟，在開啟過程中濾網(wǎng)后油壓波動較小一些，最低油壓值為0.8Mpa。此次操作未發(fā)現(xiàn)過程中導葉突然全開的現(xiàn)象。再次，將調(diào)速器濾網(wǎng)人為堵塞，網(wǎng)后壓力為0.8Mpa后進行試驗：更換步進電機局部反饋電位器。模擬中控室自動開機流程，在導葉開啟過程中將導葉主反饋斷線，導葉開至啟動開度（26%）后，因未檢測到機頻，短時內(nèi)便關(guān)回至最小空載開度（10%）。將導葉主反饋恢復正常，模擬中控室自動開機流程，在導葉開啟過程中將步進電機局部反饋電位器斷線，導葉開至24%時維持開度并出現(xiàn)持續(xù)的抽動現(xiàn)象。將步進電機局部反饋電位器恢復正常，試驗并檢測緊急事故停機電磁閥，電磁閥工作正常，但導葉未動作。對調(diào)速器電液伺服閥、引導閥、輔助配壓閥及主配系統(tǒng)進行解體檢查處理，所有配合部件未發(fā)現(xiàn)明顯異常。只有電液伺服閥閥芯與其配合部件有局部輕微卡澀。通過研磨處理后，電液伺服閥及引導閥的配合部件均能正常動作。對濾網(wǎng)及所有集成管道進行清洗和吹掃。調(diào)速器恢復后，在額定工作油壓（2.0Mpa）條件下進行各項試驗，均正常。最后，對調(diào)速器集油槽清洗檢查，集油槽排油后，發(fā)現(xiàn)靠污油側(cè)第一道插板濾網(wǎng)上布滿了棉絮，集油槽底部排油口邊上發(fā)現(xiàn)一塊棉布，棉布由于在透平油中長時間浸泡已經(jīng)腐爛。對比發(fā)現(xiàn)，集油槽中漂浮的棉絮與調(diào)速器濾網(wǎng)上堵塞的棉絮相同。

3 故障診斷結(jié)論

在整個故障分析試驗過程中，導葉主反饋及步進電機局部反饋均動作正常。將兩個反饋分別進行斷線處理時，模擬自動開機過程出現(xiàn)的故障現(xiàn)象與本次機組故障時的現(xiàn)象不一致。因此排除反饋電位器故障因素。由于在調(diào)速器液壓隨動系統(tǒng)解體檢查過程中未發(fā)現(xiàn)明顯的異物卡澀和部件磨損卡澀，因此液壓機構(gòu)卡澀因素也可以排除。根據(jù)故障排除情況分析，故障是由于某號機調(diào)速器工作油壓是在必須在高于1.4Mpa的范圍內(nèi)才可以進行工作，否則將低油壓事故停機。而當超出正常工作油壓范圍時，就會有異常現(xiàn)象發(fā)生。但在實際運行中，某號機調(diào)速器控制極油壓壓力只有0.9Mpa，發(fā)生了濾網(wǎng)嚴重堵塞，但取自壓油罐的動作低油壓事故停機的油壓又顯示正常。根據(jù)實踐和理論分析在濾網(wǎng)嚴重堵塞的結(jié)果下將產(chǎn)生以下現(xiàn)象:

3.1 自動情況下，自動開機螺紋針塞右旋轉(zhuǎn)，將控制壓力油（上腔）與活塞下腔導通，由于濾網(wǎng)堵塞嚴重，供油不足，活塞只能緩慢向上移動，帶動引導閥向上運動，同時主配壓閥活塞向上隨動，導葉打開。開機過程中導葉開機頂點大于空載開度，接近空載時導葉回關(guān)，步進電機螺紋針塞左旋轉(zhuǎn)，將活塞下腔與回油導通，濾油器向上腔供油，此時濾網(wǎng)堵塞嚴重活塞只能緩慢向下移動，這時回關(guān)遲緩，調(diào)速器控制主體PLC接收不到小反饋回調(diào)的信號，步進電機就會不停的向左旋轉(zhuǎn)，此時導致壓力油與回油導通，活塞不能隨動，壓力表顯示為0，此時導葉開度大于空載開度，導致機組過速。

3.2 手動操作步進電機手輪時，如果不頻繁操作，壓力油勉強可以維持操作，故操作正常；如果頻繁操作步進電機就會產(chǎn)生失油現(xiàn)象，供油不足導致步進電機緊急停機失敗。緊急停機芯塞動作要克服復中彈簧約20公斤的力，在失油的情況下緊急停機無法動作。（注：緊急停機芯塞腔受壓面積為直徑1.9cm的圓，經(jīng)換算使彈簧動作的最低穩(wěn)定油壓要求值為0.7Mpa。）

3.3 由于造成調(diào)速器失控的主要原因是濾網(wǎng)后失油，而貴廠所做濾網(wǎng)堵塞模擬試驗無法與故障發(fā)生時的失油情況完全吻合，因此模擬濾網(wǎng)堵塞時導葉未出現(xiàn)相同的故障現(xiàn)象。

4 結(jié)論與建議

根據(jù)以上對該水電廠某號機組調(diào)速器的故障分析與排查我們可以確定調(diào)速器濾網(wǎng)堵塞嚴重是造成網(wǎng)后油壓過低和調(diào)節(jié)過程中液壓隨動系統(tǒng)失油的根本原因，而網(wǎng)后油壓過低和液壓隨動系統(tǒng)失油則直接導致調(diào)速器調(diào)節(jié)過程中失控，并致使機組過速。根據(jù)故障產(chǎn)生的原因本文建議生產(chǎn)管理人員在調(diào)速器運行過程中要注意以下方面：

4.1 注意設(shè)備維護 首先，調(diào)速器集油槽油化驗不合格時，維護人員在收到化驗單后2天內(nèi)應(yīng)完成濾油或換油工作；其次，在油化驗正常的情況下，維護人員每年至少要對調(diào)速器集油槽進行一次濾油工作；第三，調(diào)速器濾網(wǎng)前后壓差應(yīng)作為維護人員日常設(shè)備巡檢的重點項目之一。當壓差超過0.2Mpa時，維護人員應(yīng)通知運行人員切換濾網(wǎng)，并于當日對堵塞濾網(wǎng)進行清洗。由于靜態(tài)時油壓差可能不大，應(yīng)該完善調(diào)速器濾網(wǎng)前后壓差超標告警流程的設(shè)置工作，保證在線監(jiān)視。要求實現(xiàn)當濾網(wǎng)前后壓差超過0.2Mpa時，中控室監(jiān)控畫面應(yīng)有告警信號。

4.2 堅持設(shè)備檢修 首先，調(diào)速器濾網(wǎng)清洗工作納入機組小修標準檢修項目，必須嚴格執(zhí)行。小修三級驗收表中應(yīng)對濾網(wǎng)的清洗情況予以詳細說明。其次，機組大修過程中，清洗調(diào)速器集油槽時應(yīng)避免使用容易脫毛的抹布，以免在油中留下不容易檢測到的漂浮物。在充油前應(yīng)進行認真檢查，確保油槽中沒有雜物遺留。

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