林東生

摘要：本文根據(jù)某廠調(diào)速器日常運(yùn)行情況進(jìn)行調(diào)查，簡(jiǎn)述水電廠機(jī)組調(diào)速器系統(tǒng)以及機(jī)組運(yùn)行期間因調(diào)速器原因造成的故障，分析其原因，提出相應(yīng)的處理方法，并進(jìn)行處理。

關(guān)鍵詞：調(diào)速器 系統(tǒng)故障 故障分析

0 引言

某水電廠機(jī)組自調(diào)速其改造投產(chǎn)以來(lái)，設(shè)備運(yùn)行情況良好，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)基本能滿足要求。但調(diào)速器系統(tǒng)仍然發(fā)生幾起故障，雖然未造成嚴(yán)重后果，對(duì)機(jī)組及電網(wǎng)系統(tǒng)還是造成了一定的影響。為了保證機(jī)組及系統(tǒng)的安全運(yùn)行，本文對(duì)調(diào)速器系統(tǒng)故障進(jìn)行了調(diào)查與分析，最后總結(jié)出原因與預(yù)防方法以杜絕類似故障重復(fù)發(fā)生，防患于未然。

1 故障發(fā)現(xiàn)

故障1：2008年4月20日，運(yùn)行人員接調(diào)度令開某號(hào)機(jī)組，運(yùn)行人員在中控室監(jiān)控系統(tǒng)的上位機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)方操作,某號(hào)機(jī)組啟動(dòng)后轉(zhuǎn)速迅速上升,在極短的時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)速≥140%,機(jī)組過(guò)速保護(hù)裝置運(yùn)作,該機(jī)組自動(dòng)進(jìn)行事故停機(jī)。但在停機(jī)過(guò)程中緊急停機(jī)第一次動(dòng)作失敗，再自動(dòng)進(jìn)行第二次緊急停機(jī)動(dòng)作后導(dǎo)葉全開以上信號(hào)復(fù)歸。在第三次緊急停機(jī)動(dòng)作后導(dǎo)葉全關(guān)，機(jī)組轉(zhuǎn)速＜95%，在經(jīng)歷三次緊急停機(jī)動(dòng)作后，緊急停機(jī)成功執(zhí)行，經(jīng)檢查未發(fā)現(xiàn)明顯問(wèn)題。故障2：2008年4月24日，運(yùn)行人員在開同一臺(tái)機(jī)組時(shí)發(fā)現(xiàn)，和4月20日故障相似，機(jī)組啟動(dòng)后轉(zhuǎn)速迅速上升,在極短的時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)速≥140%，運(yùn)行人員迅速采取緊急停機(jī)動(dòng)作、落進(jìn)水口閘門動(dòng)作和自動(dòng)停機(jī)令動(dòng)作。但第一次、第二次和第三次緊急停機(jī)動(dòng)作全部無(wú)效，直至第四次緊急停機(jī)動(dòng)作后導(dǎo)葉全開以上信號(hào)復(fù)歸。在第五次緊急停機(jī)動(dòng)作后導(dǎo)葉全關(guān)，機(jī)組轉(zhuǎn)速＜95%，在經(jīng)歷五次緊急停機(jī)動(dòng)作后，緊急停機(jī)才成功執(zhí)行。

2 故障初步檢驗(yàn)

針對(duì)以上現(xiàn)象在進(jìn)水口閘門下落、導(dǎo)葉無(wú)水的情況下對(duì)該機(jī)組調(diào)速器故障進(jìn)行檢驗(yàn)：首先，利用機(jī)械手操機(jī)構(gòu)進(jìn)行多次導(dǎo)葉開閉試驗(yàn)，導(dǎo)葉均能正常動(dòng)作；利用現(xiàn)地電手動(dòng)按鈕進(jìn)行多次導(dǎo)葉開閉試驗(yàn)，導(dǎo)葉均能正常動(dòng)作，且導(dǎo)葉主反饋顯示正常，步進(jìn)電機(jī)局部反饋電壓正常；導(dǎo)葉開啟狀態(tài)下，多次利用緊急停機(jī)關(guān)閉導(dǎo)葉，動(dòng)作正常；對(duì)兩個(gè)反饋電位器相關(guān)電氣回路的各接線端子進(jìn)行檢查正常。其次，用現(xiàn)地電手動(dòng)方式將導(dǎo)葉開至30%開度，停止按鈕操作，此時(shí)導(dǎo)葉自動(dòng)開至100%開度。導(dǎo)葉停在100%開度時(shí)，步進(jìn)電機(jī)始終在往關(guān)側(cè)快速旋轉(zhuǎn)，其傳動(dòng)軸及局部反饋裝置均壓在行程最下方。用現(xiàn)地電手動(dòng)方式將導(dǎo)葉從100%開度往回關(guān)，在導(dǎo)葉關(guān)至70%開度時(shí)，停止按鈕操作，此時(shí)導(dǎo)葉自動(dòng)關(guān)至0。斷開調(diào)速器電源，手動(dòng)將導(dǎo)葉步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)盤向開啟方向旋轉(zhuǎn)一定角度，松手后恢復(fù)調(diào)速器電源。調(diào)速器電源恢復(fù)后，導(dǎo)葉突然由0開至100%開度。此時(shí)將緊急停機(jī)電磁閥推向停機(jī)側(cè)，導(dǎo)葉未能正常關(guān)閉，且多次操作導(dǎo)葉均無(wú)反應(yīng)?，F(xiàn)地電手動(dòng)將導(dǎo)葉關(guān)回，在關(guān)閉調(diào)節(jié)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)調(diào)速器濾網(wǎng)后油壓嚴(yán)重偏低，且操作過(guò)程油壓波動(dòng)較大。網(wǎng)前油壓為2.0Mpa，停止操作時(shí)網(wǎng)后油壓為0.9Mpa，操作過(guò)程壓油最低值達(dá)到0.55Mpa。此次操作未出現(xiàn)導(dǎo)葉自動(dòng)突然全關(guān)的現(xiàn)象?，F(xiàn)地電手動(dòng)將導(dǎo)葉關(guān)至0后，重新將導(dǎo)葉開啟，在開啟過(guò)程中濾網(wǎng)后油壓波動(dòng)較小一些，最低油壓值為0.8Mpa。此次操作未發(fā)現(xiàn)過(guò)程中導(dǎo)葉突然全開的現(xiàn)象。再次，將調(diào)速器濾網(wǎng)人為堵塞，網(wǎng)后壓力為0.8Mpa后進(jìn)行試驗(yàn)：更換步進(jìn)電機(jī)局部反饋電位器。模擬中控室自動(dòng)開機(jī)流程，在導(dǎo)葉開啟過(guò)程中將導(dǎo)葉主反饋斷線，導(dǎo)葉開至啟動(dòng)開度（26%）后，因未檢測(cè)到機(jī)頻，短時(shí)內(nèi)便關(guān)回至最小空載開度（10%）。將導(dǎo)葉主反饋恢復(fù)正常，模擬中控室自動(dòng)開機(jī)流程，在導(dǎo)葉開啟過(guò)程中將步進(jìn)電機(jī)局部反饋電位器斷線，導(dǎo)葉開至24%時(shí)維持開度并出現(xiàn)持續(xù)的抽動(dòng)現(xiàn)象。將步進(jìn)電機(jī)局部反饋電位器恢復(fù)正常，試驗(yàn)并檢測(cè)緊急事故停機(jī)電磁閥，電磁閥工作正常，但導(dǎo)葉未動(dòng)作。對(duì)調(diào)速器電液伺服閥、引導(dǎo)閥、輔助配壓閥及主配系統(tǒng)進(jìn)行解體檢查處理，所有配合部件未發(fā)現(xiàn)明顯異常。只有電液伺服閥閥芯與其配合部件有局部輕微卡澀。通過(guò)研磨處理后，電液伺服閥及引導(dǎo)閥的配合部件均能正常動(dòng)作。對(duì)濾網(wǎng)及所有集成管道進(jìn)行清洗和吹掃。調(diào)速器恢復(fù)后，在額定工作油壓（2.0Mpa）條件下進(jìn)行各項(xiàng)試驗(yàn)，均正常。最后，對(duì)調(diào)速器集油槽清洗檢查，集油槽排油后，發(fā)現(xiàn)靠污油側(cè)第一道插板濾網(wǎng)上布滿了棉絮，集油槽底部排油口邊上發(fā)現(xiàn)一塊棉布，棉布由于在透平油中長(zhǎng)時(shí)間浸泡已經(jīng)腐爛。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，集油槽中漂浮的棉絮與調(diào)速器濾網(wǎng)上堵塞的棉絮相同。

3 故障診斷結(jié)論

在整個(gè)故障分析試驗(yàn)過(guò)程中，導(dǎo)葉主反饋及步進(jìn)電機(jī)局部反饋均動(dòng)作正常。將兩個(gè)反饋分別進(jìn)行斷線處理時(shí)，模擬自動(dòng)開機(jī)過(guò)程出現(xiàn)的故障現(xiàn)象與本次機(jī)組故障時(shí)的現(xiàn)象不一致。因此排除反饋電位器故障因素。由于在調(diào)速器液壓隨動(dòng)系統(tǒng)解體檢查過(guò)程中未發(fā)現(xiàn)明顯的異物卡澀和部件磨損卡澀，因此液壓機(jī)構(gòu)卡澀因素也可以排除。根據(jù)故障排除情況分析，故障是由于某號(hào)機(jī)調(diào)速器工作油壓是在必須在高于1.4Mpa的范圍內(nèi)才可以進(jìn)行工作，否則將低油壓事故停機(jī)。而當(dāng)超出正常工作油壓范圍時(shí)，就會(huì)有異常現(xiàn)象發(fā)生。但在實(shí)際運(yùn)行中，某號(hào)機(jī)調(diào)速器控制極油壓壓力只有0.9Mpa，發(fā)生了濾網(wǎng)嚴(yán)重堵塞，但取自壓油罐的動(dòng)作低油壓事故停機(jī)的油壓又顯示正常。根據(jù)實(shí)踐和理論分析在濾網(wǎng)嚴(yán)重堵塞的結(jié)果下將產(chǎn)生以下現(xiàn)象:

3.1 自動(dòng)情況下，自動(dòng)開機(jī)螺紋針塞右旋轉(zhuǎn)，將控制壓力油（上腔）與活塞下腔導(dǎo)通，由于濾網(wǎng)堵塞嚴(yán)重，供油不足，活塞只能緩慢向上移動(dòng)，帶動(dòng)引導(dǎo)閥向上運(yùn)動(dòng)，同時(shí)主配壓閥活塞向上隨動(dòng)，導(dǎo)葉打開。開機(jī)過(guò)程中導(dǎo)葉開機(jī)頂點(diǎn)大于空載開度，接近空載時(shí)導(dǎo)葉回關(guān)，步進(jìn)電機(jī)螺紋針塞左旋轉(zhuǎn)，將活塞下腔與回油導(dǎo)通，濾油器向上腔供油，此時(shí)濾網(wǎng)堵塞嚴(yán)重活塞只能緩慢向下移動(dòng)，這時(shí)回關(guān)遲緩，調(diào)速器控制主體PLC接收不到小反饋回調(diào)的信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)就會(huì)不停的向左旋轉(zhuǎn)，此時(shí)導(dǎo)致壓力油與回油導(dǎo)通，活塞不能隨動(dòng)，壓力表顯示為0，此時(shí)導(dǎo)葉開度大于空載開度，導(dǎo)致機(jī)組過(guò)速。

3.2 手動(dòng)操作步進(jìn)電機(jī)手輪時(shí)，如果不頻繁操作，壓力油勉強(qiáng)可以維持操作，故操作正常；如果頻繁操作步進(jìn)電機(jī)就會(huì)產(chǎn)生失油現(xiàn)象，供油不足導(dǎo)致步進(jìn)電機(jī)緊急停機(jī)失敗。緊急停機(jī)芯塞動(dòng)作要克服復(fù)中彈簧約20公斤的力，在失油的情況下緊急停機(jī)無(wú)法動(dòng)作。（注：緊急停機(jī)芯塞腔受壓面積為直徑1.9cm的圓，經(jīng)換算使彈簧動(dòng)作的最低穩(wěn)定油壓要求值為0.7Mpa。）

3.3 由于造成調(diào)速器失控的主要原因是濾網(wǎng)后失油，而貴廠所做濾網(wǎng)堵塞模擬試驗(yàn)無(wú)法與故障發(fā)生時(shí)的失油情況完全吻合，因此模擬濾網(wǎng)堵塞時(shí)導(dǎo)葉未出現(xiàn)相同的故障現(xiàn)象。

4 結(jié)論與建議

根據(jù)以上對(duì)該水電廠某號(hào)機(jī)組調(diào)速器的故障分析與排查我們可以確定調(diào)速器濾網(wǎng)堵塞嚴(yán)重是造成網(wǎng)后油壓過(guò)低和調(diào)節(jié)過(guò)程中液壓隨動(dòng)系統(tǒng)失油的根本原因，而網(wǎng)后油壓過(guò)低和液壓隨動(dòng)系統(tǒng)失油則直接導(dǎo)致調(diào)速器調(diào)節(jié)過(guò)程中失控，并致使機(jī)組過(guò)速。根據(jù)故障產(chǎn)生的原因本文建議生產(chǎn)管理人員在調(diào)速器運(yùn)行過(guò)程中要注意以下方面：

4.1 注意設(shè)備維護(hù) 首先，調(diào)速器集油槽油化驗(yàn)不合格時(shí)，維護(hù)人員在收到化驗(yàn)單后2天內(nèi)應(yīng)完成濾油或換油工作；其次，在油化驗(yàn)正常的情況下，維護(hù)人員每年至少要對(duì)調(diào)速器集油槽進(jìn)行一次濾油工作；第三，調(diào)速器濾網(wǎng)前后壓差應(yīng)作為維護(hù)人員日常設(shè)備巡檢的重點(diǎn)項(xiàng)目之一。當(dāng)壓差超過(guò)0.2Mpa時(shí)，維護(hù)人員應(yīng)通知運(yùn)行人員切換濾網(wǎng)，并于當(dāng)日對(duì)堵塞濾網(wǎng)進(jìn)行清洗。由于靜態(tài)時(shí)油壓差可能不大，應(yīng)該完善調(diào)速器濾網(wǎng)前后壓差超標(biāo)告警流程的設(shè)置工作，保證在線監(jiān)視。要求實(shí)現(xiàn)當(dāng)濾網(wǎng)前后壓差超過(guò)0.2Mpa時(shí)，中控室監(jiān)控畫面應(yīng)有告警信號(hào)。

4.2 堅(jiān)持設(shè)備檢修 首先，調(diào)速器濾網(wǎng)清洗工作納入機(jī)組小修標(biāo)準(zhǔn)檢修項(xiàng)目，必須嚴(yán)格執(zhí)行。小修三級(jí)驗(yàn)收表中應(yīng)對(duì)濾網(wǎng)的清洗情況予以詳細(xì)說(shuō)明。其次，機(jī)組大修過(guò)程中，清洗調(diào)速器集油槽時(shí)應(yīng)避免使用容易脫毛的抹布，以免在油中留下不容易檢測(cè)到的漂浮物。在充油前應(yīng)進(jìn)行認(rèn)真檢查，確保油槽中沒(méi)有雜物遺留。

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