余 林，張金明，劉勝洪

(四川鹽源甲米河水電開發(fā)有限公司，四川鹽源，615700)

1 設(shè)備概述

甲米河水電站調(diào)速器主要由電氣控制系統(tǒng)、電液轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)、液壓放大機構(gòu)、機械執(zhí)行機構(gòu)、輔助設(shè)備等五部份組成。

電氣控制系統(tǒng)采用可編程控制器PLC，為冗余雙機電氣控制系統(tǒng)(A、B兩套系統(tǒng))，兩套從輸入至輸出以及電源配置完全相同，相互完全獨立。雙機間采用智能全容錯冗余熱備方式。

電液轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)主要由2個數(shù)字球閥及一個數(shù)字比例閥組成。數(shù)字球閥采用脈沖控制電磁數(shù)字球閥，輸出高電頻和低電頻控制線圈動作和復(fù)位，從而控制油路(包括開方向和關(guān)方向)的通和斷。

液壓放大機構(gòu)分為數(shù)字球閥及數(shù)字比例閥控制兩部份。數(shù)字球閥部份采用液控?fù)Q向閥結(jié)構(gòu)作為液壓放大級;數(shù)字比例閥控制部份采用比例閥作為液壓放大級，高壓油通過比例閥向主接力器配油并使之移動。

機械執(zhí)行機構(gòu)為主接力器，它直接通過控制環(huán)操作導(dǎo)葉動作，改變導(dǎo)葉的開度以改變水流對機組的出力。

輔助設(shè)備包括壓油裝置、雙聯(lián)濾油器、齒輪油泵等。壓油裝置由囊式蓄能器、回油箱組成，提供液壓原動力，囊式蓄能器額定油壓為16MPa;雙聯(lián)濾油器，過濾精度20μm，有兩組濾網(wǎng)，運行時可用旋塞進(jìn)行快速切換而不中斷供油，經(jīng)過濾的油通過閥組供接力器;齒輪油泵型號為CBT－E10F(2 臺)，排量10cm3/r。

水輪機調(diào)速器是由實現(xiàn)水輪機調(diào)節(jié)及相應(yīng)控制的機構(gòu)和指示儀表等組成的一個或幾個裝置的總稱。其工作過程為:測量元件把機組轉(zhuǎn)速n(頻率f)、功率P，水頭H、流量Q等參量測量出來，與給定信號和反饋信號綜合后，經(jīng)放大校正元件控制執(zhí)行機構(gòu)、執(zhí)行機構(gòu)操縱水輪機導(dǎo)水機構(gòu)和導(dǎo)葉機構(gòu)，同時經(jīng)反饋元件送回反饋信號至信號綜合點。它的執(zhí)行部分由機械液壓裝置來實現(xiàn)，包括壓力產(chǎn)生裝置(囊式蓄能器)和壓力動作裝置(接力器);囊式蓄能器首先充入高壓氮氣，然后利用齒輪油泵(2臺互為備用，一臺啟動5次后另一臺啟動)將壓力油抽入囊式蓄能器，油壓系統(tǒng)壓力降低后由囊式蓄能器供給壓力;電液轉(zhuǎn)換裝置受電氣控制信號驅(qū)動，轉(zhuǎn)換為機械位移，借助壓力油的做功進(jìn)行液壓放大，產(chǎn)生較大的力改變接力器的開度，從而改變導(dǎo)葉開度，調(diào)節(jié)導(dǎo)水機構(gòu)的流量、流態(tài)，達(dá)到對水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)中各被控制機構(gòu)的控制。其液壓原理圖詳見圖1。

圖1 調(diào)速器液壓原理

2 缺陷分析

3F機組調(diào)速器油泵啟動頻繁(見表1)，且存在以下問題:

調(diào)速器回油箱主回油管內(nèi)有超過100ml/min油量不間斷漏出(回油量在≤50ml/min為正常);3F機組在停機狀態(tài)有最大為1.93%開度的導(dǎo)葉漂移現(xiàn)象;3F機組調(diào)速器2#油泵電機在轉(zhuǎn)動停止時出現(xiàn)反轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。

表1 停機、運行時起泵時間

根據(jù)調(diào)速器相關(guān)圖紙，并結(jié)合調(diào)速器的結(jié)構(gòu)特點及停機時對調(diào)速器油箱回油管的漏油情況觀察，對調(diào)速器啟泵頻繁可能存在的原因進(jìn)行全面分析，得出如下可能存在的原因:

(1)蓄能器內(nèi)氮氣壓力不足。蓄能器中油多氣少時，即氣囊中的氮氣未到達(dá)氣罐體積的2/3(該類型調(diào)速器氣罐中油氣比為1∶2即氮氣占?xì)夤摅w積的2/3)，導(dǎo)致油壓下降過快，油泵啟動頻繁;

(2)液壓油質(zhì)不好，含雜質(zhì)較多，會引起液控閥、數(shù)字閥及比例閥閥芯卡堵，閥芯卡堵導(dǎo)致閥芯動作不到位，持續(xù)有液壓油從閥芯滲出，導(dǎo)致油壓下降過快，保壓時間短，油泵啟動頻繁;

(3)液控閥、數(shù)字閥及比例閥閥芯配合間隙較大或損壞。如疊加式單向閥、數(shù)字比例閥、或液控單向閥閥芯配合間隙較大或損壞導(dǎo)致滲油，致使油壓下降過快，保壓時間短，油泵啟動頻繁;

(4)接力器活塞密封損壞，存在串油情況。在導(dǎo)葉全關(guān)態(tài)，接力器開腔無壓力，關(guān)腔油壓14MPa～16MPa，如接力器活塞密封損壞，則關(guān)腔會向開腔串油，導(dǎo)致關(guān)腔壓力降低，蓄能器頻繁給關(guān)腔補壓，導(dǎo)致蓄能器壓力下降過快，油泵啟動頻繁;

(5)電氣控制系統(tǒng)原因。如數(shù)字比例閥繼電器誤動，頻繁給數(shù)字比例閥發(fā)出開關(guān)命令，導(dǎo)致數(shù)字比例閥動作頻繁，致油壓下降過快，油泵啟動頻繁。

3 故障排除

針對上述可能存在的原因，檢修人員逐項進(jìn)行以下排查處理:

(1)首先檢查了3F機組調(diào)速器3個蓄能器中的氮氣壓力，分別為 8.5MPa、8.0MPa、8.5MPa，符合該類型調(diào)速器技術(shù)要求，故排除該原因;

(2)清洗了控制柜內(nèi)的數(shù)字電磁球閥、液控?fù)Q向閥、疊加單向閥、數(shù)字比例閥、液控單向閥并過濾了調(diào)速器內(nèi)的透平油，檢查未發(fā)現(xiàn)有閥芯損壞情況，回裝后試驗回油管漏油量未減少，排除閥芯卡堵的情況;

(3)清洗油泵出口單向閥，檢查發(fā)現(xiàn)2個單向閥閥芯表面存在磨損情況，且2#油泵電機在不啟動時有反轉(zhuǎn)現(xiàn)象，更換新的單向閥后試驗，油泵電機反轉(zhuǎn)現(xiàn)象消失，但啟泵時間還是在約30min/次，說明單向閥磨損不是油泵啟動頻繁的主要原因;

(4)利用2F、3F機組停機時對換了調(diào)速器控制柜內(nèi)的所有閥組，試驗后3F機組調(diào)速器油箱回油管漏油量未減少，說明調(diào)速器控制柜內(nèi)的所有閥組是正常的，排除閥組缺陷導(dǎo)致油泵啟動頻繁的原因;

(5)對調(diào)速器電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)調(diào)速器電氣控制系統(tǒng)在帶電和斷電狀態(tài)下，調(diào)速器回油箱的出油量基本一致，油泵的啟動時間也無變化，說明問題也不在電氣控制系統(tǒng)，故排除該原因;

(6)將調(diào)速器轉(zhuǎn)到現(xiàn)地、機手動狀態(tài)，觀察導(dǎo)葉開度漂移至1.93%的開度時，導(dǎo)葉開度不再漂移，同時接力器活塞向外動作了約1.9mm。由于導(dǎo)葉不再漂移，同時觀察回油管漏油量也減少，且在水車室未聽到明顯的漏水聲，故將調(diào)速器電氣開度的0開度設(shè)在原1.5%的開度位置，做開、停機試驗，能正常開、停機，且停機后在水車室無較大的漏水聲，回油管無大的漏油現(xiàn)象。

4 結(jié)論

從上面各檢查情況分析，調(diào)速器在安裝時可能是壓緊行程過大，導(dǎo)致在導(dǎo)葉全關(guān)后有少量的漂移，且漂移量超過了調(diào)速器電氣控制系統(tǒng)內(nèi)允許的漂移量，故當(dāng)漂移量超過允許漂移量時，調(diào)速器電氣控制系統(tǒng)就會發(fā)出關(guān)導(dǎo)葉指令給數(shù)字比例閥，使導(dǎo)葉全關(guān)，如此循環(huán)，導(dǎo)致回油管內(nèi)一直有油漏出，出現(xiàn)啟泵頻繁情況?，F(xiàn)將調(diào)速器電氣開度的零位設(shè)在原1.5%的開度位置，調(diào)速器PLC不再頻繁發(fā)出全關(guān)導(dǎo)葉的命令，比例數(shù)字閥不再頻繁動作，回油管回油量恢復(fù)正常，調(diào)速器油泵啟動時間恢復(fù)正常(運行態(tài)約為1h/次，停機態(tài)約為5h/次)。

通過對我站高油壓調(diào)速器的組成結(jié)構(gòu)、工作原理的了解，對存在問題的分析、檢查、處理，可以看出，在檢查、處理問題上還存在很多不足之處，不能針對存在的問題一步到位，直接處理掉存在的設(shè)備缺陷。還應(yīng)進(jìn)一步加強對設(shè)備性能的撐握，進(jìn)一步提高處理設(shè)備缺陷的手段，找到合理地處理設(shè)備缺陷的方式方法，為設(shè)備的正常運行提供可靠的技術(shù)保障。在處理設(shè)備缺陷前多進(jìn)行合理的分析，找到最合理的處理方法，確保消缺的及時與可靠性。這就要求設(shè)備維護(hù)人員在平時應(yīng)多學(xué)習(xí)、多分析、多交流，多積累處理設(shè)備缺陷的方式方法。