王金蘭

（國能大渡河瀑布溝水力發(fā)電總廠，四川 雅安 625304）

0 引言

圓筒閥是水輪機進水閥門的一種結構形式,它替代了傳統(tǒng)意義上的蝶閥和球閥,適合水頭大于80 m的混流式水輪機組。該水電廠裝有單機容量為600 MW的混流式水輪發(fā)電機組,最小水頭114 m,最大水頭181 m,均采用高壓水管導流。圓筒閥安裝于水輪機的靜態(tài)導葉與運動導葉中間,用于攔截進水。閥由圓筒閥體、同步機構、操作接力器3大部件組成。其中閥體安裝于靜態(tài)導葉與運動導葉的中間,當圓筒閥關閉時,將閥體置于底環(huán)上,用于阻擋水流和實現(xiàn)密封作用,在圓筒閥開啟時，將其提升至頂蓋內(nèi)并與頂蓋的抗磨部件齊平。操作接力器安裝于頂蓋上,通過活塞桿與閥體連接,接力器上腔通壓力油時,筒閥關閉;下腔通壓力油時,筒閥開啟。該電廠圓筒閥的同步機構采用鏈條形式,裝設于機墩內(nèi)的絲杠式機械同步器來實現(xiàn)同步控制,接力器的供排油總管則由機墩上的組合閥組控制,因此所有接力器都靠機墩內(nèi)的機械鏈條來完成同步。圓筒閥正常開啟分兩段,第一段快速開啟至85%開度后轉入第二段慢開啟,全過程要60 s，正常停機和事故停機時均為一段快速關閉。正常的工作狀態(tài),圓筒閥有全開與全關兩種情況,不調(diào)節(jié)流量。開機過程中,圓筒閥開啟失敗,會直接造成機組退出開機流程,影響機組并網(wǎng)。

1 故障分析

1.1 故障過程及現(xiàn)象

6月6日X號機組開機過程中，監(jiān)控系統(tǒng)下發(fā)圓筒閥開啟命令。上位機報“X號機:(總線)圓筒閥油系統(tǒng)至少兩臺泵啟動”、“X號機:(總線)圓筒閥油壓裝置壓力油罐油壓5.189越下限”、“X號機:圓筒閥油壓裝置及漏油裝置系統(tǒng)綜合故障”等光字，圓筒閥油壓持續(xù)下降。之后圓筒閥開啟超時，退出開機流程。運行人員檢查X號機組圓筒閥油管路未發(fā)現(xiàn)漏油，現(xiàn)場有明顯油過流聲音。運行人員關閉X號機組圓筒閥油壓裝置總油源閥61206，關閉后油流聲減小，但仍有油流聲。上位機檢查X號機組圓筒閥油罐壓力、油位恢復額定值。經(jīng)反復排查X號機組圓筒閥回油箱、控制柜、水車室無漏油，觀測總油量無異常。運行人員手動操作X號機組圓筒閥關閉電液閥1DPG，管路油流聲音明顯減小。X號機組圓筒閥自動緩慢開啟至全開，油罐油壓、油位基本維持，無明顯下降。經(jīng)檢查各部無滲漏，管路無油流聲后，運行人員開啟X號機組圓筒閥油壓裝置總油源閥61206，圓筒閥保持全開正常，管路無油流聲，油壓和油位均正常。上位機單點提落X號機組圓筒閥試驗正常。

1.2 故障分析

圓筒閥的控制柜中安裝了一組控制閥組，其中包括二通插裝閥、電液換向閥、電磁換向閥（1個開啟圓筒閥的電液換向閥1DPK,1個慢開啟圓筒閥的專用電液換向閥2DPK，1個關閉圓筒閥的電磁換向閥關閉電液閥1DPG）等液壓電氣元器件及控制閥塊。全部的液壓元件集中安裝在同一個閥塊上,通過操作控制柜中的電液換向閥和電磁換向閥,可使圓筒閥完成開啟、關閉的操作。圓筒閥的開啟、關閉等動作,均通過控制閥組直接操縱圓筒閥的接力器實現(xiàn),所以控制閥組工作時必須靈活可靠。與一般的滑閥不同的是，其控制系統(tǒng)中的二通插裝閥阻力較低,更適用于大流量介質，工作時其閥口為錐面密封,泄漏量較小,結構簡單,工作可靠,標準化程度也較高,便于與液壓系統(tǒng)集成,且大幅度減少了管道聯(lián)接件之間以及管道中引起的泄漏、振動、噪聲等問題。因此,東方電機有限公司依托第一代筒形閥控制系統(tǒng)在實際工作上的技術優(yōu)勢,并憑借研制、制造二通插裝閥組的寶貴經(jīng)驗,成功研制了筒形閥插裝式控制閥組[1-3]。

圖1 圓筒閥控制閥組圖

1.2.1 圓筒閥正常開關原理

（1）圓筒閥開啟原理

正常運行中，圓筒閥遠方控制。開機過程中，圓筒閥控制PLC發(fā)出開啟筒閥命令后，圓筒閥開啟電液閥1DPK和圓筒閥慢開電液閥2DPK投入,壓力油經(jīng)1DPK接通至滑閥左側，使滑閥閥芯右移，處于開啟位置，同時2DPK閥芯左移，使圓筒閥接力器下腔通壓力油，上腔通回油，開啟筒閥。筒閥開啟至90%開度后，1DPK電液閥復歸，滑閥左側撤壓，閥芯左移至中位。筒閥僅在2DPK控制下轉入慢開過程，待筒閥全開后，2DPK動作信號復歸，2DPK電液閥在自保持線圈作用下處于開啟位，維持筒閥全開。

（2）圓筒閥關閉原理

停機過程中，圓筒閥PLC發(fā)出關閉筒閥命令后，2DPK電液閥復歸動作，關斷開啟油源。圓筒閥關閉電液閥1DPG動作，壓力油經(jīng)1DPG接通至滑閥右側，使滑閥閥芯左移，處于關閉位置，此時圓筒閥接力器下腔通回油，上腔接壓力油，關閉筒閥。筒閥全關后，1DPG復歸，滑閥右側撤壓，閥芯右移，關斷主供油管路。

圖2 圓筒閥控制油回路圖

1.2.2 圓筒閥竄油原因分析

根據(jù)實際情況，借助歷史數(shù)據(jù)查詢系統(tǒng)分析，在6月5日23：33：00停機過程中筒閥正常關閉，期間油泵打壓正常。筒閥全關至6月6日06：34：00開機前，圓筒閥油泵未啟動，油壓正常，得出停機過程中圓筒閥未發(fā)生竄油現(xiàn)象。6月6日06：34：00開機過程中，筒閥開啟動作令，1DPK及2DPK動作后，筒閥發(fā)生竄油現(xiàn)象，油罐壓力持續(xù)降低，據(jù)此可判斷圓筒閥接力器內(nèi)部密封良好，無竄油。

現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)筒閥在全關狀態(tài)下，圓筒閥關閉電液閥1DPG未復歸，電液閥實際保持在開啟位置。可判斷6月5日23：33：00圓筒閥關閉后，圓筒閥關閉電液閥1DPG電氣回路復歸，但電液閥閥芯發(fā)卡，電液閥實際保持在動作位置，壓力油經(jīng)1DPG接通至滑閥右側，使滑閥閥芯左移，處于關閉位置，此時圓筒閥接力器下腔通回油，上腔通壓力油。6月6日06：34：00開機過程中，PLC下達圓筒閥開啟命令后，圓筒閥開啟電液閥1DPK和圓筒閥慢開電液閥2DPK投入動作，使壓力油經(jīng)滑閥后通過2DPK接通回油到達回油箱，在筒閥油壓控制系統(tǒng)內(nèi)部循環(huán)。油罐壓力持續(xù)下降，油泵頻繁啟動。綜上分析可知，圓筒閥關閉電磁閥1DPG動作后閥芯發(fā)卡是造成此次圓筒閥竄油的主要原因，排除插裝閥控制腔的輸入部分故障。

該機組圓筒閥油壓裝置總油源閥61206是油罐出口總閥，運行人員關閉61206后，圓筒閥管路仍有油流聲。且在運行人員手動復歸圓筒閥關閉電液閥1DPG，未開啟61206閥的情況下，圓筒閥仍能在61206閥漏油的作用下緩慢開啟至全開，說明61206閥門關閉不嚴，有內(nèi)漏情況。

2 故障處理

（1）針對本次圓筒閥控制系統(tǒng)竄油現(xiàn)象，發(fā)函至生產(chǎn)廠家，咨詢了東電機組圓筒閥控制管路電液閥發(fā)卡可能造成管路竄油情況的防范措施。對圓筒閥控制系統(tǒng)程序邏輯進行了部分修改，有效改善了類似竄油問題的發(fā)生，程序修改如下：

修改前：第一段開啟同時投入快開電液閥1DPK和第二段慢開電液閥2DPK，圓筒閥開啟至90%開度（開關量信號）時，復位快開電液閥1DPK。圓筒閥全開后復位第二段慢開電液閥2DPK。

修改后：圓筒閥第一段開啟投入快開電液閥1DPK，圓筒閥開啟至90%開度（開關量信號）時，延時3 s復位快開電液閥1DPK。圓筒閥開啟至90%開度（開關量信號）時，投入第二段慢開電液閥2DPK。圓筒閥全開后復位第二段慢開電液閥2DPK。

（2）協(xié)調(diào)調(diào)度及檢修人員，擇機對該機組圓筒閥油壓裝置進行排壓后，更換圓筒閥油壓裝置總油源閥61206，并更換圓筒閥關閉電液閥1DPG。

（3）研究討論對圓筒閥關閉電液閥1DPG、圓筒閥開啟電液閥1DPK、圓筒閥慢開電液閥2DPK重新選型，更換為帶閥芯位置反饋信號的電液閥，將電液閥位置反饋信號加入PLC控制回路中，從根本上避免類似竄油事件發(fā)生。

3 結語

在開機過程中，圓筒閥竄油導致開啟失敗，會造成機組開機并網(wǎng)失敗，影響系統(tǒng)負荷供給，特別是負荷高峰期，備用機組因為缺陷不能及時開機，會對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行提出挑戰(zhàn)。所以在電站運維生產(chǎn)工作中，盡量避免類似事件發(fā)生，定期對設備進行維護保養(yǎng)，及時排除設備隱患，實在無法避免的缺陷，要及時消缺，保證機組盡快投入運行。針對本次故障，運行人員應檢查圓筒閥PLC運行是否正常；接力器比例閥組24 V電源是否正常；圓筒閥控制柜解鎖條件“RG Open”指示信號是否為綠色，是否滿足操作條件；圓筒閥操作油壓是否正常，主供油閥是否全開；檢查有無圓筒閥失步報警等故障信號，判斷機械發(fā)卡或位移傳感器故障，查找到問題癥結以后，立即采取措施，組織維修或者更換故障設備，保證設備缺陷及時消除，機組及時正常開機，嚴禁故障原因沒有查清楚，強行讓設備帶病工作，避免更大的安全隱患。