柘溪電廠油壓裝置控制柜燒毀分析及處理

唐 凱，譚劍輝

（湖南省柘溪水力發(fā)電廠，湖南 益陽413508）

柘溪水力發(fā)電廠位于湖南省安化縣境內(nèi)資水中游大溶塘河谷，以發(fā)電為主，兼顧防洪、航運(yùn)等綜合效益，是新中國成立后湖南省興建的第一座大型水力發(fā)電廠。柘溪水電廠于1958年7月23日正式動(dòng)工，1975年7月第6臺(tái)機(jī)組安裝完畢并投入運(yùn)行，總裝機(jī)容量44.75萬kW，經(jīng)過多次增容改造后，實(shí)際出力超過50萬kW。現(xiàn)總裝機(jī)容量達(dá)100萬kW。7、8號(hào)機(jī)組為2008年下半年投產(chǎn)，液壓裝置工作壓力6.3 MPa，單機(jī)容量250 MW。

1 設(shè)備存在問題

7、8號(hào)機(jī)組油壓裝置電氣部分是以施耐德昆騰系列PLC為控制核心+施耐德ATS48系列軟啟動(dòng)器為功率控制元件，整套控制系統(tǒng)配置自動(dòng)化起點(diǎn)高。液壓加載/卸荷切換部分則采用ZFY系列組合閥。從2012年開始幾乎每年都會(huì)出現(xiàn)動(dòng)力元件保險(xiǎn)熔斷。甚至出現(xiàn)了2次油壓裝置損壞，油壓系統(tǒng)被迫停運(yùn)的缺陷，嚴(yán)重威脅到發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行。

2 現(xiàn)場(chǎng)檢查情況

8號(hào)機(jī)出現(xiàn)控制柜損壞缺陷后，相關(guān)班組對(duì)電氣回路進(jìn)行了檢查，并針對(duì)設(shè)備進(jìn)行了多次試驗(yàn)，并未發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)。每次試驗(yàn)油泵啟動(dòng)，均啟動(dòng)正常、運(yùn)行平穩(wěn)。但在之后的運(yùn)行中也長(zhǎng)時(shí)間未出現(xiàn)過類似問題。

7號(hào)機(jī)出現(xiàn)同樣缺陷，針對(duì)故障設(shè)備進(jìn)行了多達(dá)20次的試驗(yàn)，在進(jìn)行到第10次試驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)了甲號(hào)油泵電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間無法達(dá)速的現(xiàn)象，電機(jī)啟動(dòng)電流較大，并且長(zhǎng)時(shí)間保持在這種狀態(tài)，但實(shí)際電流仍小于軟啟動(dòng)器跳閘動(dòng)作的電流，用紅外測(cè)溫設(shè)備發(fā)現(xiàn)一次動(dòng)力設(shè)備溫度異常。但是該現(xiàn)象僅出現(xiàn)了一次。到現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)甲號(hào)油泵的電氣卸載閥電磁鐵線圈插頭有明顯松動(dòng)現(xiàn)象。在恢復(fù)電氣卸載閥線圈插頭后，又多次進(jìn)行了啟動(dòng)試驗(yàn)，未出現(xiàn)故障。重新退出電氣卸載閥，重復(fù)啟動(dòng)油泵電機(jī)，再次出現(xiàn)了上述現(xiàn)象。

圖1 7號(hào)機(jī)壓油槽控制損壞現(xiàn)場(chǎng)

3 原因分析

組合閥是由兩個(gè)主閥單元及三個(gè)先導(dǎo)控制閥組成。構(gòu)成了單向閥、安全閥、電氣卸載換向閥和低壓起動(dòng)閥的功能。在先導(dǎo)閥YV1、YV2、YV3控制下，主閥CV1完成開通和關(guān)閉的動(dòng)作。CV2是作為單向截止閥功能的主閥。

組合閥設(shè)有三個(gè)油口，組合閥壓力油進(jìn)口P1，組合閥出油口P2和組合閥回油口T，P1口與油泵出口相連，出油口P2與壓力油罐進(jìn)口相連，回油口T與油箱內(nèi)相通。低壓起動(dòng)閥是由先導(dǎo)閥YV2與主閥CV1組成。電磁先導(dǎo)閥YV1的切換與主閥CV1組成也能起到低壓起動(dòng)功能。在壓力油通往壓力油罐前有一單向閥CV2。由于P2壓力的作用，單向閥處于關(guān)閉狀態(tài)。油泵啟動(dòng)后，經(jīng)低壓起動(dòng)閥的卸載作用，直到主閥CV1關(guān)閉，P1口的壓力上升到一定壓力克服CV2單向閥背壓，打開單向閥向壓力罐充油。安全閥是由安全先導(dǎo)閥YV3與主閥CV1組成。

圖2 組合原理圖

按照?qǐng)D2可知，為了保證油泵電機(jī)每次都可以卸載啟動(dòng)，分別設(shè)置了低壓?jiǎn)?dòng)閥和電氣卸載換向閥，相當(dāng)于電氣、機(jī)械雙重配置。在正常情況下，油泵電機(jī)即能通過低壓?jiǎn)?dòng)閥卸載啟動(dòng)也能通過電氣卸載換向閥卸載啟動(dòng)。在PLC程序方面也進(jìn)行了相應(yīng)的設(shè)計(jì)，在手動(dòng)啟動(dòng)和程控啟動(dòng)油泵的同時(shí)發(fā)出電氣卸載換向閥動(dòng)作信號(hào)。電氣卸載換向閥的線圈選用了額定電壓DC220V的線圈。從表面上看可以說是萬無一失。但是設(shè)計(jì)方卻忽視了電源供電可靠性的問題。我們通過監(jiān)控系統(tǒng)歷史記錄發(fā)現(xiàn)，7號(hào)機(jī)控制柜損壞時(shí)間正好是機(jī)械班組進(jìn)行測(cè)量試驗(yàn)的時(shí)間。8號(hào)機(jī)控制柜損壞也正好是檢修期間。在該時(shí)間段一般只將油泵動(dòng)力電源合上，直流電源仍處于斷電狀態(tài)，此時(shí)電氣卸載換向閥已經(jīng)退出工作狀態(tài)。在只有低壓?jiǎn)?dòng)閥單獨(dú)作用的情況下，油泵卸載啟動(dòng)的成功率明顯降低。

4 初步結(jié)論

油壓裝置燒壞的故障原因?yàn)?電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間未達(dá)速，造成啟動(dòng)電流過大，引起動(dòng)力元件發(fā)熱燒壞。而引起電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間未達(dá)速的主要原因有以下：

（1）電磁閥工作電源不可靠。油壓裝置電氣卸載閥換向閥線圈選型不合理，在直流電未投入時(shí)無法正常工作。

（2）低壓?jiǎn)?dòng)閥動(dòng)作不可靠，造成電機(jī)帶負(fù)載啟動(dòng)。

（3）軟啟動(dòng)器電機(jī)保護(hù)參數(shù)不合理。在油泵帶負(fù)載啟動(dòng)時(shí)，無法切斷故障電流，造成故障范圍擴(kuò)大。

5 采取措施

（1）更換電氣卸載換向閥。按照設(shè)備原理購置了BOSCH-REXROTH系列的24 DC驅(qū)動(dòng)電磁換向閥，對(duì)原有驅(qū)動(dòng)回路進(jìn)行修改。改造后只要油壓裝置動(dòng)力部分上電，電氣卸載換向閥可以可靠供電。

（2）軟啟動(dòng)器參數(shù)修改：修改電機(jī)保護(hù)電流參數(shù)，開放電流過載保護(hù)，將200%額定電流持續(xù)時(shí)間超過20 s啟動(dòng)過載保護(hù)。在電機(jī)出現(xiàn)無法卸載啟動(dòng)時(shí)，軟啟動(dòng)器可以立即切斷故障電流。

（3）檢查低壓?jiǎn)?dòng)閥：利用檢修機(jī)會(huì)對(duì)低壓?jiǎn)?dòng)閥的閥芯活塞和彈簧復(fù)歸機(jī)構(gòu)進(jìn)行了檢查，并測(cè)試了切換時(shí)間，將卸載時(shí)間調(diào)整到8～10 s。

（4）加強(qiáng)制度與定值管理。在運(yùn)行操作規(guī)程中規(guī)定7、8號(hào)機(jī)油壓裝置試驗(yàn)時(shí)，必須投入油壓裝置直流電源。將油壓裝置軟啟動(dòng)器電機(jī)保護(hù)參數(shù)列入自動(dòng)化保護(hù)定值管理范圍。將低壓?jiǎn)?dòng)閥檢修列入機(jī)組油壓裝置標(biāo)準(zhǔn)化檢修項(xiàng)目。

6 結(jié)束語

上述措施實(shí)施以后，對(duì)7、8號(hào)發(fā)電機(jī)組油壓裝置運(yùn)行狀況進(jìn)行了跟蹤觀察。從處理后至今再未出現(xiàn)因油泵電機(jī)未達(dá)速而引起的控制回路燒壞故障，以前經(jīng)常出現(xiàn)的動(dòng)力保險(xiǎn)損壞故障也再未出現(xiàn)，故障得以根治。