水电厂调速器系统故障处理

林东生

摘要：本文根据某厂调速器日常运行情况进行调查，简述水电厂机组调速器系统以及机组运行期间因调速器原因造成的故障，分析其原因，提出相应的处理方法，并进行处理。

关键词：调速器 系统故障 故障分析

0 引言

某水电厂机组自调速其改造投产以来，设备运行情况良好，各项技术指标基本能满足要求。但调速器系统仍然发生几起故障，虽然未造成严重后果，对机组及电网系统还是造成了一定的影响。为了保证机组及系统的安全运行，本文对调速器系统故障进行了调查与分析，最后总结出原因与预防方法以杜绝类似故障重复发生，防患于未然。

1 故障发现

故障1：2008年4月20日，运行人员接调度令开某号机组，运行人员在中控室监控系统的上位机进行远方操作,某号机组启动后转速迅速上升,在极短的时间内转速≥140%,机组过速保护装置运作,该机组自动进行事故停机。但在停机过程中紧急停机第一次动作失败，再自动进行第二次紧急停机动作后导叶全开以上信号复归。在第三次紧急停机动作后导叶全关，机组转速＜95%，在经历三次紧急停机动作后，紧急停机成功执行，经检查未发现明显问题。故障2：2008年4月24日，运行人员在开同一台机组时发现，和4月20日故障相似，机组启动后转速迅速上升,在极短的时间内转速≥140%，运行人员迅速采取紧急停机动作、落进水口闸门动作和自动停机令动作。但第一次、第二次和第三次紧急停机动作全部无效，直至第四次紧急停机动作后导叶全开以上信号复归。在第五次紧急停机动作后导叶全关，机组转速＜95%，在经历五次紧急停机动作后，紧急停机才成功执行。

2 故障初步检验

针对以上现象在进水口闸门下落、导叶无水的情况下对该机组调速器故障进行检验：首先，利用机械手操机构进行多次导叶开闭试验，导叶均能正常动作；利用现地电手动按钮进行多次导叶开闭试验，导叶均能正常动作，且导叶主反馈显示正常，步进电机局部反馈电压正常；导叶开启状态下，多次利用紧急停机关闭导叶，动作正常；对两个反馈电位器相关电气回路的各接线端子进行检查正常。其次，用现地电手动方式将导叶开至30%开度，停止按钮操作，此时导叶自动开至100%开度。导叶停在100%开度时，步进电机始终在往关侧快速旋转，其传动轴及局部反馈装置均压在行程最下方。用现地电手动方式将导叶从100%开度往回关，在导叶关至70%开度时，停止按钮操作，此时导叶自动关至0。断开调速器电源，手动将导叶步进电机转盘向开启方向旋转一定角度，松手后恢复调速器电源。调速器电源恢复后，导叶突然由0开至100%开度。此时将紧急停机电磁阀推向停机侧，导叶未能正常关闭，且多次操作导叶均无反应。现地电手动将导叶关回，在关闭调节过程中发现调速器滤网后油压严重偏低，且操作过程油压波动较大。网前油压为2.0Mpa，停止操作时网后油压为0.9Mpa，操作过程压油最低值达到0.55Mpa。此次操作未出现导叶自动突然全关的现象。现地电手动将导叶关至0后，重新将导叶开启，在开启过程中滤网后油压波动较小一些，最低油压值为0.8Mpa。此次操作未发现过程中导叶突然全开的现象。再次，将调速器滤网人为堵塞，网后压力为0.8Mpa后进行试验：更换步进电机局部反馈电位器。模拟中控室自动开机流程，在导叶开启过程中将导叶主反馈断线，导叶开至启动开度（26%）后，因未检测到机频，短时内便关回至最小空载开度（10%）。将导叶主反馈恢复正常，模拟中控室自动开机流程，在导叶开启过程中将步进电机局部反馈电位器断线，导叶开至24%时维持开度并出现持续的抽动现象。将步进电机局部反馈电位器恢复正常，试验并检测紧急事故停机电磁阀，电磁阀工作正常，但导叶未动作。对调速器电液伺服阀、引导阀、辅助配压阀及主配系统进行解体检查处理，所有配合部件未发现明显异常。只有电液伺服阀阀芯与其配合部件有局部轻微卡涩。通过研磨处理后，电液伺服阀及引导阀的配合部件均能正常动作。对滤网及所有集成管道进行清洗和吹扫。调速器恢复后，在额定工作油压（2.0Mpa）条件下进行各项试验，均正常。最后，对调速器集油槽清洗检查，集油槽排油后，发现靠污油侧第一道插板滤网上布满了棉絮，集油槽底部排油口边上发现一块棉布，棉布由于在透平油中长时间浸泡已经腐烂。对比发现，集油槽中漂浮的棉絮与调速器滤网上堵塞的棉絮相同。

3 故障诊断结论

在整个故障分析试验过程中，导叶主反馈及步进电机局部反馈均动作正常。将两个反馈分别进行断线处理时，模拟自动开机过程出现的故障现象与本次机组故障时的现象不一致。因此排除反馈电位器故障因素。由于在调速器液压随动系统解体检查过程中未发现明显的异物卡涩和部件磨损卡涩，因此液压机构卡涩因素也可以排除。根据故障排除情况分析，故障是由于某号机调速器工作油压是在必须在高于1.4Mpa的范围内才可以进行工作，否则将低油压事故停机。而当超出正常工作油压范围时，就会有异常现象发生。但在实际运行中，某号机调速器控制极油压压力只有0.9Mpa，发生了滤网严重堵塞，但取自压油罐的动作低油压事故停机的油压又显示正常。根据实践和理论分析在滤网严重堵塞的结果下将产生以下现象:

3.1 自动情况下，自动开机螺纹针塞右旋转，将控制压力油（上腔）与活塞下腔导通，由于滤网堵塞严重，供油不足，活塞只能缓慢向上移动，带动引导阀向上运动，同时主配压阀活塞向上随动，导叶打开。开机过程中导叶开机顶点大于空载开度，接近空载时导叶回关，步进电机螺纹针塞左旋转，将活塞下腔与回油导通，滤油器向上腔供油，此时滤网堵塞严重活塞只能缓慢向下移动，这时回关迟缓，调速器控制主体PLC接收不到小反馈回调的信号，步进电机就会不停的向左旋转，此时导致压力油与回油导通，活塞不能随动，压力表显示为0，此时导叶开度大于空载开度，导致机组过速。

3.2 手动操作步进电机手轮时，如果不频繁操作，压力油勉强可以维持操作，故操作正常；如果频繁操作步进电机就会产生失油现象，供油不足导致步进电机紧急停机失败。紧急停机芯塞动作要克服复中弹簧约20公斤的力，在失油的情况下紧急停机无法动作。（注：紧急停机芯塞腔受压面积为直径1.9cm的圆，经换算使弹簧动作的最低稳定油压要求值为0.7Mpa。）

3.3 由于造成调速器失控的主要原因是滤网后失油，而贵厂所做滤网堵塞模拟试验无法与故障发生时的失油情况完全吻合，因此模拟滤网堵塞时导叶未出现相同的故障现象。

4 结论与建议

根据以上对该水电厂某号机组调速器的故障分析与排查我们可以确定调速器滤网堵塞严重是造成网后油压过低和调节过程中液压随动系统失油的根本原因，而网后油压过低和液压随动系统失油则直接导致调速器调节过程中失控，并致使机组过速。根据故障产生的原因本文建议生产管理人员在调速器运行过程中要注意以下方面：

4.1 注意设备维护 首先，调速器集油槽油化验不合格时，维护人员在收到化验单后2天内应完成滤油或换油工作；其次，在油化验正常的情况下，维护人员每年至少要对调速器集油槽进行一次滤油工作；第三，调速器滤网前后压差应作为维护人员日常设备巡检的重点项目之一。当压差超过0.2Mpa时，维护人员应通知运行人员切换滤网，并于当日对堵塞滤网进行清洗。由于静态时油压差可能不大，应该完善调速器滤网前后压差超标告警流程的设置工作，保证在线监视。要求实现当滤网前后压差超过0.2Mpa时，中控室监控画面应有告警信号。

4.2 坚持设备检修 首先，调速器滤网清洗工作纳入机组小修标准检修项目，必须严格执行。小修三级验收表中应对滤网的清洗情况予以详细说明。其次，机组大修过程中，清洗调速器集油槽时应避免使用容易脱毛的抹布，以免在油中留下不容易检测到的漂浮物。在充油前应进行认真检查，确保油槽中没有杂物遗留。

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