蓄能電站水輪機(jī)接力器泄漏試驗(yàn)及故障分析

劉傳東 谷文涌 劉紀(jì)新 鄭義

摘 要：由于蓄能電站水輪機(jī)液壓接力器存在著漏油等缺點(diǎn)，在帶動水輪機(jī)葉片調(diào)角時(shí)，容易產(chǎn)生接力器無法同步，造成水輪機(jī)組的工作故障。 因此，利用對接力器的泄漏進(jìn)行故障試驗(yàn)，分析故障檢測參數(shù)和泄漏故障的內(nèi)在關(guān)系，并揭示接力器泄漏下故障參數(shù)的相互聯(lián)系，保證水輪機(jī)接力器健康穩(wěn)定運(yùn)行。本文對健康和故障接力器進(jìn)行了試驗(yàn)分析，采集了接力器的振動和溫度等參數(shù)，通過故障分析，揭示了接力器泄漏故障的信號頻譜特性。

關(guān)鍵詞：接力器;泄漏故障;故障分析;頻譜分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.04.153

0 引言

蓄能電站水輪機(jī)液壓接力器是將油壓力轉(zhuǎn)化成調(diào)節(jié)桿推拉力的工作液壓缸，用于調(diào)節(jié)水輪機(jī)葉片的角度。液壓接力器的泄露容易造成水輪機(jī)組22個(gè)接力器難以同步，而無法實(shí)現(xiàn)葉片調(diào)角。在對接力器的密封試驗(yàn)時(shí)，當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)方法是通過機(jī)械等固定機(jī)構(gòu)將接力器活塞處于油缸兩端，再進(jìn)行手工打壓試驗(yàn)，通過記錄，觀測接力器在一定時(shí)間內(nèi)的泄壓量，來判定接力器是否泄漏。該方法通過人工目測分析，自動化程度低，無法滿足現(xiàn)場的自動化生產(chǎn)需求。

在實(shí)際作業(yè)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)接力器泄漏時(shí)，會造成工作液壓油溫度升高及接力器振動頻譜增大。因此，設(shè)計(jì)液壓接力器的泄漏檢測試驗(yàn)方法，通過一定的計(jì)算機(jī)檢測手段采集健康故故障樣本信息，探索故障樣本在振動頻譜及油壓溫度和健康樣本的關(guān)系，可以實(shí)現(xiàn)故障接力器的智能檢測，提高檢測效率。

1接力器泄漏檢測試驗(yàn)

1.1 采集檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)臺

本系統(tǒng)為了實(shí)現(xiàn)接力器泄漏故障的智能檢測，研制了采用計(jì)算機(jī)采集檢驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)工作臺，該工作臺由加載液壓站、采集傳感器、故障分析計(jì)算機(jī)等組成。其實(shí)物圖如圖1所示。

1.2 試驗(yàn)方法及步驟

（1）對健康的接力器借助上述采集檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)臺，進(jìn)行不同壓力下的打壓試壓，獲得接力器在不同工作壓力下的振動、溫度等信號，獲取健康接力器的訓(xùn)練樣本信息;

（2）對有內(nèi)泄漏故障的接力器進(jìn)行不同壓力的打壓試壓，獲得故障接力器在不同工作壓力下振動、溫度等信號，獲取內(nèi)泄漏故障的接力器訓(xùn)練樣本信息;

（3）對有外泄漏故障的接力器進(jìn)行不同壓力的打壓試壓，獲得故障接力器在不同工作壓力下振動、溫度等信號，獲取外泄漏故障的接力器訓(xùn)練樣本信息;

（4）將上述三類樣本信息進(jìn)行頻譜特征值分析，生成相應(yīng)樣本標(biāo)識的樣本數(shù)據(jù);

（5）利用支持向量機(jī)算法設(shè)計(jì)的故障診斷軟件對上述三種樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行分類訓(xùn)練，正確分類出健康、內(nèi)泄漏、外泄漏的數(shù)據(jù)樣本;

（6）對需要檢測的接力器進(jìn)行計(jì)算機(jī)信號采集及處理，生成測試樣本數(shù)據(jù);

（7）利用訓(xùn)練好的支持向量機(jī)故障診斷軟件對需要被檢測的測試樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，獲得該接力器為健康、內(nèi)泄漏或者外泄漏故障。

2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

利用上述試驗(yàn)臺及實(shí)驗(yàn)方法，分別對正常和內(nèi)泄漏故障的接力器在不同工作壓力、常溫下獲取其實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。圖2為在10MPa工作壓力下采集的振動參數(shù)曲線。

從圖2中看出，健康接力器的振動頻率相對平緩，基本固定在19KHz的頻率范圍，而泄漏接力器振動頻率較大，當(dāng)泄漏發(fā)生時(shí)，頻率為22KHz左右，通過獲取接力器的頻率特性分析，可以判斷健康和故障接力器。

從圖3中看出，健康接力器的溫度參數(shù)基本為固定值，在該條件下，溫度為34℃左右，當(dāng)泄漏發(fā)生時(shí)，溫度上升，大于50℃，通過獲取接力器的溫度值，可以判斷健康和故障接力器。

3 結(jié)束語

本文針對健康、內(nèi)泄漏、外泄漏三種接力器，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)工作臺信息采集及分析，設(shè)計(jì)了泄漏檢驗(yàn)的試驗(yàn)方法，并對健康和故障樣本進(jìn)行了分析。通過該泄漏檢驗(yàn)試驗(yàn)方法，獲取了接力器的泄漏故障特性，實(shí)現(xiàn)了接力器健康、內(nèi)泄漏、外泄漏三種樣本的故障識別，為水利電站的水輪機(jī)接力器故障診斷提供了有力的保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]羅忠啟，劉凱勝.碗米坡水電廠調(diào)速器接力器故障分析及處理[J].湖南電力，2012，32（06）：65-67.

[2]于洪波.水輪機(jī)接力器壓緊行程試驗(yàn)與調(diào)整[J].防爆電機(jī)，2014

，49（179）：51-52.

[3]楊超，李亦滔.基于信號預(yù)處理和Hilbert變換的滾動軸承故障診斷[J].華東交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，29（04）：1-4.

[4]Prieto，M.D.，Espinosa，A.G.，Ruiz，J.R.R.，Urresty，J.C.， Ortega，J.A.Feature extraction of demagnetization fault in permanent-magnet synchronous motors based on box-counting? fractal dimension[J].IEEE Transactions on Industrial Electronics，2017，58（05）：1594-1605.

[5]張璽琛.溧陽球閥接力器開啟時(shí)間過長問題研究與試驗(yàn)[J].黑龍江水利科技，2015，43（12）：11-13.

[6]QingJun Song，HaiYan Jiang，* Jing Liu.Feature selection based on FDA and F-score for multi-class[J].Expert Systems with Applications，2017，81（15）：22-27.

作者簡介：劉傳東（1972-），男，山東泰安人，本科，工程師，從事技術(shù)管理與科研工作。