汪仁強(qiáng)

摘要：調(diào)速器油壓裝置是為調(diào)速器提供特定壓力和一定容量壓力油的儲(chǔ)能裝置，因此，保障其安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。在同步對(duì)時(shí)、所有計(jì)量表計(jì)準(zhǔn)確的條件下，通過監(jiān)測(cè)調(diào)速器壓油槽油泵動(dòng)作情況、導(dǎo)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(dòng)診斷調(diào)速器油壓裝置工況是否異常，達(dá)到保障油壓裝置安全穩(wěn)定運(yùn)行的目的。

關(guān)鍵詞：油壓裝置;狀態(tài)監(jiān)測(cè);自動(dòng)診斷

中圖分類號(hào)：TK32? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2020）24-0172-02

0? 引言

現(xiàn)今國內(nèi)水電及新能源建設(shè)正在朝著自動(dòng)化、智能化、信息化的水平發(fā)展，自動(dòng)化設(shè)備的安全保障模式也從原本的狀態(tài)監(jiān)測(cè)報(bào)警、人為診斷故障，慢慢過渡到狀態(tài)監(jiān)測(cè)、自動(dòng)分析診斷、趨勢(shì)預(yù)警。例如水輪機(jī)振動(dòng)擺度監(jiān)測(cè)及保護(hù)裝置已經(jīng)有了較成熟的技術(shù)，能夠通過一系列振動(dòng)、擺度、壓力脈動(dòng)傳感器采集數(shù)據(jù)，自動(dòng)分析各數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)、判斷主軸運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、診斷水輪機(jī)健康狀況。然而對(duì)于調(diào)速器油壓裝置這樣重要的設(shè)備，國內(nèi)鮮有實(shí)現(xiàn)可實(shí)際投入使用的狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷模型。本文提出了一種可實(shí)現(xiàn)的、有理論依據(jù)的、實(shí)際可用的調(diào)速器油壓裝置狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷思路，即在準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)調(diào)速器壓油槽各狀態(tài)數(shù)據(jù)的情況下，通過對(duì)比各狀態(tài)監(jiān)測(cè)量在特定工況下的變化情況，綜合分析、自動(dòng)診斷調(diào)速器油壓裝置的漏氣情況、油泵運(yùn)行情況、壓油槽內(nèi)滲情況，趨勢(shì)分析壓油槽油壓、油位情況，達(dá)到保障油壓裝置安全穩(wěn)定運(yùn)行的目的。

1? 理論依據(jù)

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

調(diào)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(shí)，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(shí)，可忽略氣體自重。即可將調(diào)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(guān)系，即分析壓縮氣體壓力與氣體體積的關(guān)系。

根據(jù)阿伏伽德羅定律，氣體體積，壓力與質(zhì)量的關(guān)系：PV=（m/M）RT，P是氣體的壓強(qiáng)，單位為帕;V是氣體的體積，單位m3，m是氣體的質(zhì)量，單位為kg;M是氣體的摩爾質(zhì)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(zhì)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(zhì)量越大;相同體積的氣體，壓力越大，質(zhì)量越大。設(shè)調(diào)速器壓油泵正常停泵時(shí)油壓為A，油位為B，則對(duì)于單一調(diào)速器油壓裝置：

當(dāng)油壓為A時(shí)的油位B隨時(shí)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(dāng)于只漏氣，此時(shí)需要檢查壓油槽的漏氣情況;

當(dāng)油壓為A時(shí)的油位B隨時(shí)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(dāng)于即不漏氣也不內(nèi)滲漏油，狀態(tài)良好;

當(dāng)油壓為A時(shí)的油位B在某段時(shí)間內(nèi)隨時(shí)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(dāng)于只內(nèi)滲漏油，自動(dòng)補(bǔ)氣后導(dǎo)致油位下降，此時(shí)需檢查壓油槽油路情況。

2? 應(yīng)用實(shí)例

五強(qiáng)溪電廠一至五號(hào)機(jī)組調(diào)速器油壓裝置設(shè)計(jì)安裝型式完全一致，理論上水輪發(fā)電機(jī)工況一致時(shí)調(diào)速器壓油槽的油壓油位變化應(yīng)相同，專業(yè)人員檢查發(fā)現(xiàn)在調(diào)速器不動(dòng)作時(shí)，即導(dǎo)葉開度不變化、油壓裝置不用油時(shí)，二號(hào)機(jī)組調(diào)速器油壓裝置啟泵間隔時(shí)間過短，為間隔約四小時(shí)打壓一次。而其他機(jī)組調(diào)速器油壓裝置啟泵間隔時(shí)間相對(duì)較長，均為間隔十六小時(shí)打壓一次，隨即判斷二號(hào)機(jī)組調(diào)速器油壓裝置異常。（圖1）

對(duì)比近三個(gè)月二號(hào)機(jī)機(jī)組和四號(hào)機(jī)組調(diào)速器壓油槽正常停泵時(shí)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(yán)重。判斷二號(hào)機(jī)組壓油槽的漏氣速度比四號(hào)機(jī)組慢，即漏氣對(duì)二號(hào)機(jī)組調(diào)速器壓油槽失壓的影響很小;綜合調(diào)速器油壓裝置啟泵間隔時(shí)間，判斷二號(hào)機(jī)壓油槽油內(nèi)滲漏油至回油箱的情況比較嚴(yán)重，具體是從調(diào)速器進(jìn)油閥、出油閥哪路漏回去的，必須去現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地查看。（圖2-圖5）

依據(jù)2號(hào)機(jī)組調(diào)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(shí)際漏油位置，利用檢修機(jī)會(huì)檢查處理后，2號(hào)機(jī)組調(diào)速器油壓裝置運(yùn)行狀況恢復(fù)正常。

3? 總結(jié)

綜合上述理論分析及實(shí)際應(yīng)用情況，驗(yàn)證該調(diào)速器油壓裝置狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷思路切實(shí)可行，并可通過軟硬件實(shí)現(xiàn)分析模型，具體思路如下。

在對(duì)時(shí)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(duì)應(yīng)調(diào)速器導(dǎo)葉開度數(shù)據(jù)、采集油壓裝置油泵啟停數(shù)據(jù)、自動(dòng)補(bǔ)氣數(shù)據(jù)。在每一次油壓裝置油泵正常停泵時(shí)，采集油位情況，設(shè)調(diào)速器壓油泵正常停泵時(shí)油壓為A，油位為B，則對(duì)于單一的調(diào)速器油壓裝置：

當(dāng)油壓為A時(shí)的油位B隨時(shí)間推移逐漸變大，壓油槽狀況整體相當(dāng)于只漏氣;

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

當(dāng)油壓為A時(shí)的油位B在某段時(shí)間內(nèi)隨時(shí)間推移逐漸變小，壓油槽狀況整體相當(dāng)于只內(nèi)滲漏油，自動(dòng)補(bǔ)氣后導(dǎo)致油位下降。

對(duì)于不同機(jī)組、相同設(shè)計(jì)、相同安裝型式、相同型號(hào)的調(diào)速器油壓裝置，可通過對(duì)比調(diào)速器不動(dòng)作時(shí)（即導(dǎo)葉開度不變化）的油泵啟停情況來判斷調(diào)速器壓油槽內(nèi)滲情況，油泵啟停相對(duì)頻繁的油壓裝置壓油槽內(nèi)滲相對(duì)較嚴(yán)重。

綜合漏氣和內(nèi)滲油情況，診斷油壓裝置異常點(diǎn)，或趨勢(shì)預(yù)警油壓裝置異常會(huì)導(dǎo)致的低油壓、低油位情況，保障機(jī)組安全運(yùn)行。

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