油泵空載閥損壞導(dǎo)致油壓升高分析及處理

陳 波，張 帆，趙一煒，龍福海，趙 浩

（1.河北張河灣蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，河北 石家莊 050300；2.國網(wǎng)新源控股陜西鎮(zhèn)安抽水蓄能有限公司，陜西 西安 071000）

0 引言

張河灣抽水蓄能電站調(diào)速器油壓系統(tǒng)廠家為ALSTOM，由3臺螺桿泵及各種功能電磁閥組成，安裝在集油箱上，工作壓力6.4 MPa，互為主備用。油泵進(jìn)口設(shè)置過濾器，出口設(shè)置空載閥、卸載閥和安全閥組。

1 設(shè)備情況概述

張河灣電站調(diào)速器油壓系統(tǒng)由3臺螺桿泵及各種功能電磁閥組成，安裝在集油箱上，工作壓力6.4 MPa，互為主備用。油泵進(jìn)口設(shè)置過濾器，出口設(shè)置空載閥、卸載閥和安全閥組。3臺泵出口接入調(diào)速器壓力油主供油管，向壓力油罐和接力器等設(shè)備供油。油罐壓力低于6.1 MPa油泵處于負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)，向壓力油罐及操作油管路中供油；油罐壓力高于6.4 MPa，油泵處于空載運(yùn)行狀態(tài)，調(diào)速器油泵將壓力油打入集油箱中，油泵空負(fù)載轉(zhuǎn)換由相應(yīng)油泵的空負(fù)載轉(zhuǎn)換電磁閥控制。由于機(jī)組運(yùn)行過程中，隨著水頭的變化，機(jī)組導(dǎo)葉開度隨之變化，油泵經(jīng)常處于空負(fù)載轉(zhuǎn)換過程中。

2 故障情況概述

2018年6月27日，故障發(fā)生前張河灣電站1～4號機(jī)組抽水工況運(yùn)行，凌晨02：37時1號機(jī)組調(diào)速器球閥壓力油罐油壓持續(xù)升高，3 min內(nèi)油壓由6.34 MPa上升至6.7 MPa，油罐安全閥動作，導(dǎo)致機(jī)組機(jī)械跳機(jī)，油泵安全閥動作聲響恐怖、十分危險(xiǎn)，之后機(jī)組順利達(dá)停機(jī)穩(wěn)態(tài)。監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)警信息：

02：35：31 U01+MG10-AP112 1 號機(jī)調(diào)速器 /球閥2號油泵運(yùn)行。

02：35：45 U01+MG10-CP101 1號機(jī)調(diào)速器壓力油罐油壓高。

02：35：50 U01+MG10-CP501 1號機(jī)球閥壓力油罐油壓高。

02：36：50 U01+MG10-CP101 1號機(jī)調(diào)速器壓力油罐油壓高高。

監(jiān)控系統(tǒng)歷史畫面如圖1。

圖1 調(diào)速器/球閥壓力油罐油壓上升圖

3 故障原因分析

3.1 油壓系統(tǒng)控制柜熔斷器熔斷

張河灣電廠油壓系統(tǒng)壓力油罐油壓低于6.1 MPa時，油泵空負(fù)載控制電磁閥失磁，油泵轉(zhuǎn)為負(fù)載運(yùn)行。調(diào)速器、球閥油罐油壓持續(xù)升高，表明油泵持續(xù)負(fù)載運(yùn)行，空負(fù)載控制電磁閥為失磁狀態(tài)，即電磁閥失電狀態(tài)。分析油壓系統(tǒng)控制圖（見圖2），梳理導(dǎo)致油泵空負(fù)載控制電磁閥失電的原因。

圖2 油壓系統(tǒng)電磁閥控制圖

空載閥控制方式選擇開關(guān)，切“手動”時電磁閥勵磁，油泵處于空載運(yùn)行狀態(tài)，切至“禁用”狀態(tài)，電磁閥失磁，油泵負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)，油泵向壓力油罐中打油，油壓油位升高。正常運(yùn)行過程中，空載閥控制方式切至“自動”位置，根據(jù)油罐壓力進(jìn)行空負(fù)載轉(zhuǎn)換過程。油罐壓力低于6.1 MPa時，油泵轉(zhuǎn)負(fù)載，控制回路斷開，油壓高于6.4 MPa時，控制回路導(dǎo)通，電磁閥勵磁。

故障發(fā)生時，油壓高于6.4 MPa且持續(xù)上升，此時油泵空負(fù)載控制電磁閥本應(yīng)勵磁，但卻沒有勵磁，梳理控制回路可得出結(jié)論：空負(fù)載控制回路熔斷器FU32熔斷，空負(fù)載控制電磁閥無法勵磁。

現(xiàn)地拆除控制柜熔斷器FU32，用萬用表電阻檔測量FU32兩側(cè)電阻，測量結(jié)果為FU32兩側(cè)為導(dǎo)通狀態(tài)，故排除熔斷器FU32熔斷導(dǎo)致電磁閥持續(xù)失磁，油壓持續(xù)上升的原因。

3.2 油泵空負(fù)載控制電磁閥線圈燒毀

油泵空負(fù)載轉(zhuǎn)換依靠油泵空負(fù)載控制電磁閥進(jìn)行切換，當(dāng)油泵電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)之后，壓力油罐油壓低于6.1 MPa時，電磁閥失磁，AD112左側(cè)閥芯導(dǎo)通，油壓作用于液壓閥AQ112，AQ112處于導(dǎo)通位置，油泵負(fù)載運(yùn)行。電磁閥勵磁，AD112右側(cè)閥芯導(dǎo)通，油壓作用于液壓閥AQ112，AQ112處于截止位置，油泵空載運(yùn)行。具體如圖3所示。

故障發(fā)生時，油壓高于6.4 MPa且持續(xù)上升，此時油泵空負(fù)載控制電磁閥本應(yīng)勵磁，但卻沒有勵磁，梳理油壓回路可得出結(jié)論：空負(fù)載控制電磁閥AD112熔斷，空負(fù)載控制電磁閥線圈失電，無法勵磁。

現(xiàn)地拆除集油箱上電磁閥AD112電源插頭，用萬用表電阻檔測量AD112線圈兩側(cè)電阻，測量結(jié)果為AD112兩側(cè)電阻阻值為“無窮大”，故可以確定因?yàn)锳D112電磁閥線圈燒毀，導(dǎo)致電磁閥持續(xù)失磁，油壓持續(xù)上升。

4 故障處理

根據(jù)油壓系統(tǒng)回路逐步查找故障原因，得出導(dǎo)致油泵持續(xù)負(fù)載運(yùn)行的原因?yàn)锳D112電磁閥線圈燒毀后，電站立刻辦理工作票和操作票，對油壓控制柜進(jìn)行隔離斷電操作，更換集油箱上AD112油泵空負(fù)載控制電磁閥線圈。

恢復(fù)油壓控制柜電源，手動開啟油泵AP112，進(jìn)行油泵空負(fù)載試驗(yàn)，AD112線圈勵磁正常，油泵空負(fù)載轉(zhuǎn)換正常。

5 電磁閥線圈燒毀原因分析

隨著抽水蓄能電站機(jī)組大負(fù)荷運(yùn)行以后，機(jī)組運(yùn)行小時數(shù)明顯增多，隨著水頭的變化，機(jī)組導(dǎo)葉開度隨之變化，油泵經(jīng)常處于空負(fù)載轉(zhuǎn)換過程中，張河灣電廠及系統(tǒng)內(nèi)多家單位均多次出現(xiàn)油泵空負(fù)載控制電磁閥，無法轉(zhuǎn)空載故障，最終導(dǎo)致壓力油罐安全閥動作，機(jī)組跳機(jī)缺陷。油泵空負(fù)載控制電磁閥持續(xù)處于得電失電的狀況下，線圈受沖擊電流的影響，絕緣損壞嚴(yán)重，大大降低了原本的使用壽命。

6 防范措施

目前機(jī)組日常維護(hù)過程中，我們在C修時才進(jìn)行電磁閥線圈電阻值測量工作，此種檢修理念，是在抽水蓄能機(jī)組正常運(yùn)行時所適應(yīng)的檢修檢驗(yàn)周期，不能適應(yīng)目前高頻率啟機(jī)、大負(fù)荷運(yùn)行的現(xiàn)狀。

今后將會在月度日常定檢、D修、C修中均進(jìn)行電磁閥線圈電阻值測量工作，監(jiān)視分析電磁閥線圈電阻變化情況，提早發(fā)現(xiàn)事故預(yù)兆，提早預(yù)防，進(jìn)行更換，避免因空負(fù)載控制電磁閥電阻燒壞，造成油壓持續(xù)升高不安全事故的發(fā)生。

7 結(jié)論

油壓系統(tǒng)作為水電站水輪機(jī)導(dǎo)葉的動力機(jī)構(gòu)，十分重要，其安全穩(wěn)定運(yùn)行確保了機(jī)組正常啟停，能夠快速響應(yīng)電網(wǎng)需要。油泵空負(fù)載控制電磁閥線圈的損壞，導(dǎo)致壓力油罐油壓持續(xù)升高問題的解決，為后續(xù)電站穩(wěn)定運(yùn)行提供了借鑒作用，確保了張河灣電站機(jī)組安全運(yùn)行。