錦東電廠#3機(jī)組筒閥在關(guān)閉至0.5%開度時偏差值過大故障分析

王繼承 元文智 李江

摘 要：筒閥是水輪機(jī)的一種新型進(jìn)水閥門，它裝設(shè)于固定導(dǎo)葉與活動導(dǎo)葉之間，具有結(jié)構(gòu)緊湊、直線運(yùn)動、重量輕的優(yōu)點(diǎn)。筒形閥全關(guān)時密封性能良好，用以停機(jī)時保護(hù)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)免遭間隙空化與泥沙磨損。筒形閥全開時縮入頂蓋與座環(huán)形成的腔內(nèi)，下端面與頂蓋平齊，不產(chǎn)生水頭損失。當(dāng)機(jī)組產(chǎn)生飛逸時，可動水關(guān)閉筒形閥，以保護(hù)機(jī)組免遭損壞。故，筒閥對機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。該文主要針對筒閥液壓系統(tǒng)同步控制閥故障，筒閥開啟及關(guān)閉過程中報“相鄰接力器行程偏差大”或直接導(dǎo)致筒閥發(fā)卡，通過現(xiàn)場逐一檢查試驗(yàn)，總結(jié)出了筒閥液壓系統(tǒng)缺陷處理思路、事件原因，筒閥液壓系統(tǒng)故障的特點(diǎn)，以及改進(jìn)的建議，以期為同行提供參考。

關(guān)鍵詞：筒閥 故障 同步控制閥

中圖分類號：TV732.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）02（b）-0029-02

筒閥為安裝在水輪機(jī)固定導(dǎo)葉和活動導(dǎo)葉間的隔斷閥，同步控制系統(tǒng)是保證筒閥6個接力器在提升和下降過程中的同步性，其中同步分流器與同步控制閥上的比例伺服閥（以下簡稱：比例閥）將筒閥的傾斜度調(diào)整在規(guī)定范圍內(nèi)（相鄰接力器偏差報警≥6 mm，不相鄰接力器偏差報警≥12 mm）。

筒閥動作過程同步控制方式為開啟與關(guān)閉兩個過程，其中筒閥開啟分3個階段：在0%～0.5%開度時只由比例閥參與調(diào)節(jié)，0.5%～98.5%開度時由比例閥和同步分流器共同參與調(diào)節(jié)，98.5%～100%開度則只由比例閥單獨(dú)參與調(diào)節(jié)。筒閥關(guān)閉分為2個階段：在100%～2%開度時由比例閥和同步分流器共同參與調(diào)節(jié)，在2%～0開度時只有比例閥參與調(diào)節(jié)。

1 異常情況說明

2016年2月2日，#3機(jī)組在空轉(zhuǎn)態(tài)下進(jìn)行筒閥空載動水關(guān)閉試驗(yàn)時，在關(guān)閉至約0.5%開度時系統(tǒng)報出“#3機(jī)組筒閥相鄰接力器行程偏差過大”信號并在1 s后復(fù)歸。調(diào)取的數(shù)據(jù)顯示#3機(jī)筒閥#5接力器在開度0.5%時下腔壓力突然陡增并最大壓力達(dá)到 14.3 MPa，并在1 s后逐步下降最后變?yōu)? MPa。其他5個接力器下腔壓力均緩慢下降沒有出現(xiàn)陡增的現(xiàn)象，#5接力器在最后的 0.5%開度時的運(yùn)行規(guī)律明顯與其他接力器規(guī)律不同。經(jīng)電廠及VOITH廠家現(xiàn)場開會討論一致通過繼續(xù)完成#3機(jī)組筒閥動水關(guān)閉試驗(yàn)，在300 MW、600 MW關(guān)筒閥過程中嚴(yán)格監(jiān)視各接力器下腔壓力變化值，發(fā)現(xiàn)#3機(jī)組在300 MW、600 MW關(guān)筒閥過程中接力器下腔壓力變化規(guī)律與#3機(jī)組空載關(guān)筒閥接力器下腔壓力變化規(guī)律相似，在動水關(guān)閉試驗(yàn)后檢查筒閥機(jī)械、電氣設(shè)備未發(fā)現(xiàn)異常，且動作筒閥也正常。

動水關(guān)閉后的#3機(jī)組C修期間，分別對#5接力器的同步控制閥及比例閥進(jìn)行現(xiàn)場分解檢查，未發(fā)現(xiàn)任何異常。2月19日對#3機(jī)筒閥進(jìn)行無水動作調(diào)試也并未發(fā)生任何報警。

2016年4月5日，錦東電廠#3機(jī)組筒閥在關(guān)閉至約0.5%開度時系統(tǒng)報“#3機(jī)組筒閥相鄰接力器行程偏差過大”信號并在一秒后復(fù)歸。機(jī)械和自動專業(yè)工作人員在現(xiàn)場實(shí)際開關(guān)筒閥，發(fā)現(xiàn)筒閥在關(guān)閉至約0.5%開度時，#5接力器與相鄰的#4接力器行程偏差值最大達(dá)到4.4 mm，接近系統(tǒng)設(shè)置的相鄰接力器行程偏差6 mm報警值，且#5接力器行程較其他接力器慢。

調(diào)取#3機(jī)組筒閥接力器下腔壓力曲線，數(shù)據(jù)顯示#3機(jī)組筒閥#5接力器在關(guān)閉至約0.5%開度時下腔壓力突然陡增，最大壓力達(dá)到12.8 MPa，并在1 s后逐步下降變?yōu)? MPa，而其他五個接力器下腔壓力均緩慢下降沒有出現(xiàn)陡增現(xiàn)象，#5接力器在最后的0.5%開度時的運(yùn)行規(guī)律明顯與其他接力器規(guī)律不同。

2 現(xiàn)場處理措施

2016年2月2日，#3機(jī)組筒閥動水關(guān)閉過程中報警后，將#4、#5同步控制閥上的比例閥進(jìn)行對換并重新進(jìn)行試驗(yàn)，#3機(jī)組筒閥關(guān)閉期間接力器下腔壓力曲線與之前下腔壓力曲線相同。在2015年至2016年#3機(jī)組C修期間，對#3機(jī)筒閥#5同步控制閥及比例閥進(jìn)行拆卸分解檢查，由于現(xiàn)場缺少對同步控制閥內(nèi)部油孔檢查的專業(yè)工器具，此次檢查并未發(fā)現(xiàn)閥組內(nèi)有異常。

3 原因確認(rèn)及處理

3.1 比例閥缺陷

筒閥在關(guān)閉至約0.5%開度時報警“#3機(jī)組筒閥相鄰接力器行程偏差過大”，通過對#4、#5同步控制閥上的比例閥進(jìn)行對換重新試驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)#3機(jī)組筒閥關(guān)閉過程接力器下腔壓力曲線與圖1相同，因此可以排除 #5比例閥缺陷導(dǎo)致此現(xiàn)象發(fā)生。

3.2 同步控制閥內(nèi)油孔堵塞

與VOITH廠家溝通并對同步控制閥出廠圖紙研究后得出：造成#5接力器下腔壓力陡增，相鄰接力器行程偏差過大的主要原因可能如下。

（1）同步控制閥與比例閥T口相連接的油孔內(nèi)安裝的尺寸為外徑G1/2，通徑φ2.5的節(jié)流旋塞（見圖1、圖2）與圖紙不符。

（2）同步控制閥與比例閥T口相連接的油孔內(nèi)部連接區(qū)域搭接量偏小。

以上兩個原因均可能造成#5接力器同步控制閥內(nèi)部油路不暢從而導(dǎo)致筒閥在關(guān)閉過程中下腔憋壓，造成接力器行程偏差過大。

通過與水輪機(jī)廠家研究討論后，提出以下處理措施。

（1）臨時措施：鑒于此類報警現(xiàn)象具有偶發(fā)性，建議筒閥在2%～0%開度關(guān)閉過程中，相鄰接力器行程偏差過大（6 mm）不作為發(fā)卡或報警的判斷依據(jù)，只需監(jiān)視偏差量的變化。

（2）永久措施：更換#5同步控制閥組，并檢查#5接力器相關(guān)管路是否存在堵塞情況。

4 筒閥液壓系統(tǒng)故障特點(diǎn)

筒閥運(yùn)行只有全開、全關(guān)兩個狀態(tài)，且在兩個狀態(tài)的切換過程中，經(jīng)常會發(fā)“相鄰接力器行程偏差過大”的信號，造成這一報警的主要因素有如下幾方面。

（1）液壓回路內(nèi)有氣體殘留，導(dǎo)致同步性不暢。

（2）比例伺服閥閥芯發(fā)卡或電磁線圈損壞，導(dǎo)致信號不能反饋。

（3）綜合控制閥、同步控制閥等閥組內(nèi)部油孔、油路不暢，導(dǎo)致同步性不暢。

5 結(jié)語

導(dǎo)致該次缺陷的同步控制閥系Rexroth德國總部生產(chǎn)并加裝節(jié)流旋塞，且現(xiàn)場沒有可以檢查節(jié)流旋塞是否安裝、安裝型號是否正確的工器具。應(yīng)考慮后續(xù)檢修過程中是否應(yīng)配備相關(guān)檢查工器具。

在筒閥動作過程中報“相鄰接力器行程偏差過大”“接力器行程最大偏差超過報警值”后，不僅要完成筒閥糾偏，還應(yīng)從筒閥液壓系統(tǒng)常見故障著手，分析造成此類報警的原因以及根治方法。

參考文獻(xiàn)

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