紫坪鋪水利樞紐門機典型故障分析研究與應(yīng)急處理

崔 濤

(四川省紫坪鋪開發(fā)有限責(zé)任公司， 四川 成都 610091)

0 前 言

紫坪鋪水利樞紐共有門式啟閉機2臺(2 000 kN-2×400 kN-100 kN雙向門機1臺，2×400 kN單向門機1臺)，分別布置于電站機組進水口平臺(高程885.400 m)、尾水平臺(高程752.600 m)。主要承擔(dān)著機組進水口檢修門、尾水檢修門、攔污柵、清污耙斗的啟閉工作及進水口平臺孔口T型梁蓋板的吊裝工作。自2004年投入運行以來，至今已13年?，F(xiàn)對紫坪鋪水利樞紐門機運行中出現(xiàn)的一些故障和對故障的分析研究、處理方法進行總結(jié)歸納。

1 大車行走機構(gòu)夾軌器油缸活塞密封圈老化裂損

大車行走機構(gòu)為分散驅(qū)動方式，采用4套變頻電機作為動力源，通過操作安裝在司機室聯(lián)動臺上的主令控制器3S，當(dāng)3S打在“向左”或“向右”1擋位置，PLC接收到信號后首先松開大車上、下游側(cè)夾軌器，大車夾軌器松軌信號燈亮，同時使大車制動器帶電松閘，PLC通過PROFIBUS通訊向大車變頻器發(fā)出行走命令，使大車電機運轉(zhuǎn)，大車行走并發(fā)出聲光警報。

在運行過程中發(fā)現(xiàn)，門機大車行走出現(xiàn)異常，經(jīng)分析判斷原因系下游側(cè)夾軌器故障，表現(xiàn)為：下游側(cè)夾軌器油泵電機一直運行，夾軌器壓縮彈簧處于伸張狀態(tài)，夾軌閥塊未打開。在做好各項安全防護措施的前提下，借助千斤頂、叉車等起重工器具的外力，將兩根彈簧壓縮至松軌位置，平衡對稱施力拆除兩側(cè)頂蓋螺母，將夾軌器拆除解體。逐一對油泵、電機、油箱、液位、管路、系統(tǒng)壓力、控制回路、電磁閥組進行排查，終發(fā)現(xiàn)夾軌器油缸活塞密圈老化裂損。

此故障主要是活塞密封圈部件為橡膠制品，因年久老化裂損導(dǎo)致系統(tǒng)壓力內(nèi)泄，在進行型號比對更換后，經(jīng)上電調(diào)試整定，夾軌器工作正常。所以，平時應(yīng)加強對夾軌器的檢修維護，并著重留意夾軌器泵站液壓油質(zhì)、油位、壓力。

2 液壓自動抓梁穿銷故障及穿銷放油閥底座斷裂噴油

2×400 kN單向門機配置的液壓自動抓梁為雙吊點同步穿銷方式，液壓穿退銷裝置是一個活塞桿固定而缸筒移動的油缸，當(dāng)操作把手打在“穿銷”位置，油泵系統(tǒng)空載啟動，穿銷電磁閥帶電，抓梁開始穿銷，穿銷到位時，接近開關(guān)動作，相應(yīng)指示燈亮。

在2號機組檢修期間對尾水閘門進行落門，此時2-1號、2-2號尾水閘門均全開鎖定于門槽頂部平臺，需由液壓自動抓梁依次完成2-1號、2-2號閘門穿銷、入水全關(guān)、水下脫銷，操作時液壓自動抓梁出現(xiàn)異常，穿退銷系統(tǒng)無響應(yīng)。經(jīng)搶修排查，確定故障原因為泵站電機定子繞組其中一相接線端子松動，造成接觸不良，致使缺相運行燒毀電機。遂及時更換同型號電機，并同時更換了液壓油、油缸頂蓋密封圈。上電調(diào)試時，又突發(fā)新的故障，右穿銷放油閥底座斷裂并伴隨著噴油，由于放油閥孔徑較小且焊接工藝要求較高，無法在短時間內(nèi)進行新配件更換，加之機組檢修落門任務(wù)時間緊迫，經(jīng)商議，決定采用補焊方式堵漏。最終在完成反復(fù)穿退銷和水下試驗后，順利將2-1號、2-2號尾水閘門全關(guān)，保障了2號機組的檢修時間，圓滿完成了此次搶修。

液壓自動抓梁的維護檢修應(yīng)開展定期試運行、穿銷軸表面有無點蝕卡滯情況檢查、穿銷行程檢測、穿退銷到位信號監(jiān)測、泵站以及深水電纜插頭檢查。

3 主起升機構(gòu)變頻器主電路故障

雙向門機主起升機構(gòu)(額定荷載2 000 kN)采用變頻驅(qū)動方式，變頻器為全數(shù)字電壓型、IGBT功率器件、模塊化結(jié)構(gòu)的西門子6SE7033-2EG60型，其整流單元帶能量回饋制動，可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩限定、磁場方向控制、電機四象限運行、瞬間電源故障后平衡恢復(fù)及自動加減速控制。

故障表現(xiàn)為：變頻器上電顯示“0009”，送主電時報“F001”“F002”故障。測主回路直流母線無電壓；變頻器直流母線到斬波器(6SE7032-7EB87-2DA0)之間的變流回路保護快速熔斷器熔斷，原因系斬波器及后級支路有短路故障。經(jīng)對主回路的控制驅(qū)動板、充電板、電源板及斬波器進行維修排查，并更換快速熔斷器和輸入、輸出模塊后故障消除。變頻器原理及西門子變頻器故障代碼見圖1、表1。

當(dāng)變頻器大電容后的快速熔斷器開路，或者IGBT逆變模塊損壞，驅(qū)動電路基本都不可能完好無損，且不可直接換上好的快速熔斷器或IGBT逆變模塊，這樣很容易造成剛換上的好的器件再次損壞[1]。對于電氣設(shè)備平日的維護，應(yīng)做好各回路及主要元器件檢查，控制柜內(nèi)灰塵清掃，確保所有接線端子緊固、冷卻散熱風(fēng)機運行正常，此外，還應(yīng)儲備相應(yīng)型號的電氣元器件以備緊急之需。

圖1 變頻器原理示意

表1 西門子變頻器故障代碼

4 回轉(zhuǎn)吊起升機構(gòu)制動器失效

回轉(zhuǎn)吊起升機構(gòu)所裝制動器為電力液壓塊式制動器，通過電力液壓推動器(Ed-80/6型，額定推力800 N,額定功率330 W, 行程60 mm)驅(qū)動控制制動塊，實現(xiàn)制動。

當(dāng)運行中突然發(fā)現(xiàn)制動器失效時，須及時準(zhǔn)確判斷屬于機械故障還是電氣故障。若為機械故障，應(yīng)立即進行一次反車點動操作，如不成功立即發(fā)出警告信號并開反車，同時根據(jù)現(xiàn)場具體情況將工件降落至安全地點；若為電氣故障，則應(yīng)迅速按下急停按鈕或斷開總電源開關(guān)，使制動器斷電抱閘。

引起制動器失效的機械故障主要有制動器瓦塊或制動軸磨損過度；制動器瓦塊角度發(fā)生偏移，減小抱閘接觸面積；制動器主彈簧緊固螺栓松退，制動力矩減小或消失；制動器的活動節(jié)被咬死；制動臂銷軸的卡板損壞或開口銷脫落，銷軸退出等。所以，在日常檢修維護中應(yīng)加強對制動器瓦塊、間隙、臂桿、銷軸等機械部件的檢查以及電氣控制部分的空載試運行。

5 起升機構(gòu)高度指示儀及起重量限制器故障

起升機構(gòu)吊裝工件時高度指示儀無顯示，遂逐一排查高度編碼器(絕對型P+F AVM58N-011AAR0GN-1213)8芯線纜有無破損斷裂、接線端子是否松動脫落、PLC控制柜SM338模塊有無故障信號燈閃爍、司機室觸摸屏通訊插頭是否松動接觸不良。經(jīng)檢查上述均未見異常后，對PLC進行聯(lián)機調(diào)試，起升動作過程中在線監(jiān)測到高度碼值一直無變化，故判定為編碼器故障。更換編碼器、調(diào)試標(biāo)定后，高度顯示恢復(fù)正常。

攔污柵大修期間，回轉(zhuǎn)吊在吊裝柵節(jié)過程中起重量限制器當(dāng)前荷重顯示失效，檢修發(fā)現(xiàn)故障原因系重量傳感器損壞。由于受汛前庫區(qū)水位限制和省電調(diào)調(diào)令及協(xié)調(diào)各臺機組發(fā)電限制，攔污柵大修工期緊迫，須及時完成攔污柵吊裝工作，且部分柵槽與柵葉間因諸多原因存在嚴(yán)重卡滯現(xiàn)象。如果在沒有荷重監(jiān)視及超載限制的情況下強行進行吊裝容易誘發(fā)安全事故，所以務(wù)必要使起重量限制器恢復(fù)正常。又因回轉(zhuǎn)吊重量傳感器采用軸銷式(見圖2)，安裝于平衡滑輪組軸銷聯(lián)接套內(nèi)部，更換施工條件極為苛刻、程序極為繁復(fù)?；剞D(zhuǎn)吊支臂頂端平衡滑輪組距地面高度約21.2 m，且又懸空，故須搭建相應(yīng)高空作業(yè)平臺，其次需要大型起重機械將卷筒上纏繞的鋼絲繩和平衡滑輪軸銷聯(lián)接套拆除解體，其中涉及到諸多臨高、臨空、起重吊裝的安全隱患。

綜合考量施工時長和安全因素后，決定采取新增一套外置式的重量傳感器。據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，目前市面上技術(shù)比較成熟的重量傳感器形式多樣，主要有旁壓式、板壓式、軸承座式、定滑輪式、輪輻式、柱式、三滑輪組件式等。經(jīng)過詳實調(diào)研和結(jié)合工程現(xiàn)場實際情況，三滑輪組件式重量傳感器測量精度高，安裝便捷，維護方便，為最佳選擇(見圖3)。其原理為鋼絲繩從三個滑輪中間穿過，當(dāng)?shù)跹b重物鋼絲繩受力時，鋼絲繩壓在中間滑輪上，使傳感器產(chǎn)生形變，從而檢測當(dāng)前的受力情況將信號輸出。三滑輪組件安裝于卷筒左側(cè)引出鋼絲繩支臂上端處，底座通過拉桿和萬向節(jié)與臂架固定，懸掛在鋼絲繩上的傳感器能夠隨鋼絲繩的擺動而擺動。完成安裝、布線并進行對應(yīng)參數(shù)設(shè)置和調(diào)試整定后，起重量限制器滿足運行規(guī)程和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，成功解決了攔污柵大修的燃眉之急。經(jīng)長時間反復(fù)運行，該重量傳感器運行穩(wěn)定、顯示準(zhǔn)確、可靠性高。

圖2 軸銷聯(lián)接套BH-B型拉式傳感器

圖3 SHL型三滑輪組件重量傳感器

6 結(jié) 語

以上是針對紫坪鋪水利樞紐兩臺門機近年來在運行中出現(xiàn)的典型故障，做出的分析研究、應(yīng)急處理以及日常維護，在以后的工作中還需更進一步對故障點進行跟蹤，以減少故障本身和衍生故障的出現(xiàn)，保障設(shè)備的穩(wěn)定可靠運行。