可實現(xiàn)的調速器油壓裝置狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷模型思路

汪仁強

摘要：調速器油壓裝置是為調速器提供特定壓力和一定容量壓力油的儲能裝置，因此，保障其安全穩(wěn)定運行至關重要。在同步對時、所有計量表計準確的條件下，通過監(jiān)測調速器壓油槽油泵動作情況、導葉開度變化情況、壓油槽油壓變化情況、壓油槽油位變化情況等狀態(tài)數(shù)據(jù)，經(jīng)過特定算法，綜合分析、自動診斷調速器油壓裝置工況是否異常，達到保障油壓裝置安全穩(wěn)定運行的目的。

關鍵詞：油壓裝置;狀態(tài)監(jiān)測;自動診斷

中圖分類號：TK32? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2020）24-0172-02

0? 引言

現(xiàn)今國內(nèi)水電及新能源建設正在朝著自動化、智能化、信息化的水平發(fā)展，自動化設備的安全保障模式也從原本的狀態(tài)監(jiān)測報警、人為診斷故障，慢慢過渡到狀態(tài)監(jiān)測、自動分析診斷、趨勢預警。例如水輪機振動擺度監(jiān)測及保護裝置已經(jīng)有了較成熟的技術，能夠通過一系列振動、擺度、壓力脈動傳感器采集數(shù)據(jù)，自動分析各數(shù)據(jù)變化趨勢、判斷主軸運動狀態(tài)、診斷水輪機健康狀況。然而對于調速器油壓裝置這樣重要的設備，國內(nèi)鮮有實現(xiàn)可實際投入使用的狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷模型。本文提出了一種可實現(xiàn)的、有理論依據(jù)的、實際可用的調速器油壓裝置狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷思路，即在準確監(jiān)測調速器壓油槽各狀態(tài)數(shù)據(jù)的情況下，通過對比各狀態(tài)監(jiān)測量在特定工況下的變化情況，綜合分析、自動診斷調速器油壓裝置的漏氣情況、油泵運行情況、壓油槽內(nèi)滲情況，趨勢分析壓油槽油壓、油位情況，達到保障油壓裝置安全穩(wěn)定運行的目的。

1? 理論依據(jù)

保障油壓裝置安全穩(wěn)定運行，即保障壓油槽油壓、油位、油泵、油路正常。

調速器壓力油多為高壓油，油壓基本在1.5MPa以上，油位基本在5m以下，壓油槽油壓是不同深度油自重產(chǎn)生的壓力的百倍以上，因此分析不同深度處的壓力油壓時，可忽略油自重產(chǎn)生的壓力。同樣分析氣體氣壓與氣體自重產(chǎn)生的壓力時，可忽略氣體自重。即可將調速器壓油槽視為內(nèi)部各處氣體、壓力油壓力均勻的容器，所以分析油壓與油位的關系，即分析壓縮氣體壓力與氣體體積的關系。

根據(jù)阿伏伽德羅定律，氣體體積，壓力與質量的關系：PV=（m/M）RT，P是氣體的壓強，單位為帕;V是氣體的體積，單位m3，m是氣體的質量，單位為kg;M是氣體的摩爾質量，（m/M）為摩爾數(shù);R是氣體普適恒量，R=8.31J/mol;T 是氣體的溫度，單位為開爾文。由于開氏度數(shù)值等于攝氏度數(shù)值加上273.15，所以可以忽略氣溫的影響。所以相同質量的氣體，其壓力與體積成反比，且壓力與體積的乘積為定值;相同壓力的氣體，其體積越大，質量越大;相同體積的氣體，壓力越大，質量越大。設調速器壓油泵正常停泵時油壓為A，油位為B，則對于單一調速器油壓裝置：

當油壓為A時的油位B隨時間推移逐漸變大，則壓油槽內(nèi)氣體體積變小，壓油槽狀況整體相當于只漏氣，此時需要檢查壓油槽的漏氣情況;

當油壓為A時的油位B隨時間推移不變化，則壓油槽內(nèi)氣體體積不變，壓油槽狀況整體相當于即不漏氣也不內(nèi)滲漏油，狀態(tài)良好;

當油壓為A時的油位B在某段時間內(nèi)隨時間推移逐漸變小，則壓油槽內(nèi)氣體體積變大，壓油槽狀況整體相當于只內(nèi)滲漏油，自動補氣后導致油位下降，此時需檢查壓油槽油路情況。

2? 應用實例

五強溪電廠一至五號機組調速器油壓裝置設計安裝型式完全一致，理論上水輪發(fā)電機工況一致時調速器壓油槽的油壓油位變化應相同，專業(yè)人員檢查發(fā)現(xiàn)在調速器不動作時，即導葉開度不變化、油壓裝置不用油時，二號機組調速器油壓裝置啟泵間隔時間過短，為間隔約四小時打壓一次。而其他機組調速器油壓裝置啟泵間隔時間相對較長，均為間隔十六小時打壓一次，隨即判斷二號機組調速器油壓裝置異常。（圖1）

對比近三個月二號機機組和四號機組調速器壓油槽正常停泵時油位B的變化情況，油位B單位內(nèi)變化的量越大，則漏氣的情況越嚴重。判斷二號機組壓油槽的漏氣速度比四號機組慢，即漏氣對二號機組調速器壓油槽失壓的影響很小;綜合調速器油壓裝置啟泵間隔時間，判斷二號機壓油槽油內(nèi)滲漏油至回油箱的情況比較嚴重，具體是從調速器進油閥、出油閥哪路漏回去的，必須去現(xiàn)場實地查看。（圖2-圖5）

依據(jù)2號機組調速器壓油槽壓力油內(nèi)滲至回油箱內(nèi)引起的氣泡判斷出實際漏油位置，利用檢修機會檢查處理后，2號機組調速器油壓裝置運行狀況恢復正常。

3? 總結

綜合上述理論分析及實際應用情況，驗證該調速器油壓裝置狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷思路切實可行，并可通過軟硬件實現(xiàn)分析模型，具體思路如下。

在對時統(tǒng)一的情況下，采集油壓裝置壓油槽的油壓、油位數(shù)據(jù)，采集對應調速器導葉開度數(shù)據(jù)、采集油壓裝置油泵啟停數(shù)據(jù)、自動補氣數(shù)據(jù)。在每一次油壓裝置油泵正常停泵時，采集油位情況，設調速器壓油泵正常停泵時油壓為A，油位為B，則對于單一的調速器油壓裝置：

當油壓為A時的油位B隨時間推移逐漸變大，壓油槽狀況整體相當于只漏氣;

當油壓為A時的油位B隨時間推移不變化，壓油槽狀況整體相當于即不漏氣也不內(nèi)滲漏油;

當油壓為A時的油位B在某段時間內(nèi)隨時間推移逐漸變小，壓油槽狀況整體相當于只內(nèi)滲漏油，自動補氣后導致油位下降。

對于不同機組、相同設計、相同安裝型式、相同型號的調速器油壓裝置，可通過對比調速器不動作時（即導葉開度不變化）的油泵啟停情況來判斷調速器壓油槽內(nèi)滲情況，油泵啟停相對頻繁的油壓裝置壓油槽內(nèi)滲相對較嚴重。

綜合漏氣和內(nèi)滲油情況，診斷油壓裝置異常點，或趨勢預警油壓裝置異常會導致的低油壓、低油位情況，保障機組安全運行。

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