王衛(wèi)剛，毛鵬展

（1.黃河萬家寨水利樞紐有限公司，山西 太原030002，2.水利部杭州機械設計研究所，浙江 杭州310012）

黃河龍口水電站位于黃河北干流的北部，上游距萬家寨水電站25.6 km，電站是山西電網(wǎng)和內蒙古西部電網(wǎng)的主要調峰電站。龍口電站1 號機組單機容量為100 MW，軸流轉槳式機組，調速器為WDST-100-6.3 型，液壓技術主要采用了新型電液比例隨動裝置，主要技術參數(shù)如表1 所示。

表1 主要技術參數(shù)

調速器電液比例隨動裝置（圖1）用以控制主配壓閥活塞的上下移動，改變壓力油的流向和流量，進而控制主接力器的移動和移速，實現(xiàn)導葉、槳葉的開啟和關閉。以槳葉側液壓隨動裝置為例，槳葉的控制系統(tǒng)由自動通道和手動通道組成。壓力油經(jīng)濾油器過濾后，一路進入主配引導閥，另一路進入比例電磁閥以及手動操作閥，三閥并聯(lián)。比例電磁閥為自動工況使用，手動操作閥為手動工況使用，自動和手動工況的選擇由手/自動切換隔離閥進行切換。正常運行時，主配引導閥接通壓力油；當電氣信號與主接力器位置反饋信號之差為零時，主配壓閥準確地穩(wěn)定于中位，槳葉也穩(wěn)定不動；當電氣信號減小時，主接力器向關機方向運動，槳葉關閉；反之，電氣信號增大時，槳葉開啟。故主接力器是按一定比例隨動于微機調節(jié)器的電氣信號，構成了電液隨動系統(tǒng)。

圖1 電液比例隨動裝置

在水輪機實際運行過程中，調速器液壓隨動裝置出現(xiàn)了主配壓閥異常抽動，油壓裝置油泵啟停頻繁，槳葉主配不能維持在中位等故障，這給水電站的安全運行帶來嚴重的影響，對故障現(xiàn)象及其產生原因進行分析并研究相應的處理措施，可以有效解決該類故障，并且可以減少甚至避免該類故障的再次發(fā)生，同時也將為同類型水輪機調速器故障的解決提供技術參考。

1 故障現(xiàn)象分析

1.1 主配異常抽動、油耗增大，油泵啟停頻繁

在機組滿負荷運行期間，1 號機組出現(xiàn)主配異常抽動的現(xiàn)象。通過監(jiān)測各機組的油泵啟停間隔時間，發(fā)現(xiàn)1號機組油泵的啟動過于頻繁，如表2所示。并且1 號機組的同一時段油耗量遠大于其他機組。同時，在測量期間還對比了各機組回油箱油溫，結果發(fā)現(xiàn)1 號機組油溫高于其他機組，分析為油泵啟停頻繁，導致油溫升高。

表2 1 號～4 號機組油泵啟停間隔 單位：min

1.2 槳葉操作方式切至純手動后，主配閥芯無法維持在中位

針對出現(xiàn)故障的1 號機組，將其槳葉操作方式切至純手動時，槳葉無法維持在一定的開度，始終有關回的現(xiàn)象，主配壓閥閥芯偏在關槳葉側。槳葉自動方式運行時，無關回現(xiàn)象，但存在持續(xù)電氣調節(jié)，耗油量較之前有所增大。

2 故障原因分析

根據(jù)上述的故障現(xiàn)象，并結合龍口電站水輪機調速器系統(tǒng)的特點，對故障產生的原因進行了以下分析。

2.1 檢測機組槳葉接力器開關腔及操作油管是否串腔

采用引接壓力表可以測量純手動開啟槳葉至50%開度及關閉槳葉至20%開度后的平壓時間（兩腔平壓時間檢測流程圖如圖2 所示），并可以測量槳葉全開及全關時的油壓變化值，同時通過壓力油罐磁翻板液位計可以獲得油位變化值（油壓及油位變化值如表3 所示），根據(jù)平壓時間、油壓變化值及油位變化值可以判斷槳葉接力器開關腔及操作油管是否串聯(lián)。

平壓時間測量結果如表4 所示，從中可以看出1 號機組與其他3 臺機組的平壓時間基本接近，并且從表3 中可以看出在槳葉全開及全關時，1 號機組的油位變化值及油壓降低值與其他3 臺機組接近，說明機組槳葉接力器開、關腔及操作油管未發(fā)生串腔。

圖2 兩腔平壓時間檢測流程圖

表3 1 號～4 號機組開、關槳葉油耗量及壓降量

表4 平壓時間測量結果

2.2 分析主配異常往復抽動的原因

通過調整引導閥中位調整螺栓（圖3、圖4）可以檢測主配存在的問題，順時針旋轉為開機方向，逆時針旋轉為關機方向，操作手動操作閥，使接力器可穩(wěn)定在任意開度為止。

圖3 主配示意圖

由于1 號機組主配的故障情況為始終偏向關機方向，因此需順時針旋轉調整螺栓，使主配閥芯向開機側移動。緩慢旋轉觀察現(xiàn)象直至轉動一圈后，未見主配閥芯移動，根據(jù)調整螺桿的螺距為1.5 mm 可知引導閥閥芯向下移動1.5 mm，已足以打開閥芯和襯套間的窗口（引導閥遮程僅為0.15 mm，主配遮程為0.3 mm），但此時主配依然未移動，說明主配始終偏向關機側是由于閥芯不在中位引起的，并且是因影響閥芯回復中位的反饋常壓油未接通。進一步分析得出，是由于過油不暢或者油路阻塞，使得主配在操作槳葉關閉的過程中無法得到來自引導閥常壓油的反饋流量，因此手動狀態(tài)下，槳葉會持續(xù)關閉，自動狀態(tài)下，主配抽動。

圖4 主配實物圖

2.3 檢查手動操作閥故障原因

手動操作閥在操作槳葉關閉后，其閥芯如不能在彈簧的作用下自行復歸，則會持續(xù)關閉槳葉，直至全關。更換新的手動操作閥，反復操作槳葉開、關，但在任何一個開度維持數(shù)秒后，槳葉依舊如之前的故障現(xiàn)象一樣，自動關閉至全關。說明這一故障現(xiàn)象不是由手動操作閥本身損壞引起的。

3 處理措施

通過上述的原因分析可以得出可能是由于油路不暢或者堵塞而引發(fā)的調速器液壓隨動裝置故障，但僅通過外部儀表檢測仍無法準確獲得引起故障的直接原因，因此在1 號機組D 級檢修時，對主配壓閥控制油路集成塊、雙聯(lián)過濾器（4 所示）進行了拆解檢查，進一步分析故障原因，以便制定有效的處理措施。

經(jīng)拆解后發(fā)現(xiàn)集成塊接通主配A 口（圖5）即常壓油的油口被一條斷裂的密封圈殘損件阻塞（圖6）。經(jīng)現(xiàn)場仔細分析，確認這一殘損密封圈系雙聯(lián)過濾器內濾芯端口密封件（圖7）。因此解決措施為：將與各個油口相通的管路進行清洗和吹掃，調整好主配中位，并更換新的密封件，重新組裝，恢復至可操作狀態(tài)，并進行運行試驗。

圖4 各部件實物圖

圖5 主配結構示意圖

圖6 常壓油油口及斷裂密封圈

圖7 雙聯(lián)過濾器

1 號機經(jīng)過上述處理后，進行實際運行試驗。發(fā)現(xiàn)在手動操作狀態(tài)下，槳葉可以維持在任意開度，無自動關回的現(xiàn)象；自動操作狀態(tài)下，主配再無頻繁抽動的現(xiàn)象，且整個系統(tǒng)的耗油量明顯較故障時降低，油泵啟停間隔時間增長（表5），說明1 號機組液壓隨動裝置故障已消除，機組已能夠正常、穩(wěn)定的運行。

表5 1 號機組油泵啟停時間（故障前后對比）

4 結論及建議

龍口電站1 號機組調速器在正常運行中，雙聯(lián)過濾器中損壞的密封圈殘留物導致控制油管路出現(xiàn)堵塞，引起槳葉主配頻繁抽動、壓油泵頻繁啟動、主配偏移中位等問題。通過調速系統(tǒng)“串腔”檢查、主配中位調整、檢查控制油管路及進一步拆解檢查等環(huán)節(jié)的分析和排查，解決了困擾龍口電站1 號機組調速器液壓隨動系統(tǒng)的故障問題，提高了設備運行可靠性，并給類似電站水輪機調速器故障解決提供了技術參考。

調速器液壓隨動系統(tǒng)是水輪發(fā)電機組的一個重要組成部分，它的運行狀態(tài)直接影響到發(fā)電機組是否能正常發(fā)電。污染是導致液壓系統(tǒng)故障的主要原因，污染會加速液壓元件的磨損，導致其性能下降，堵塞閥的間隙和孔口，引起閥的故障等。因此嚴格控制液壓系統(tǒng)的污染是提高調速器運行可靠性的重要保證。