HGS—H型调速器位移传感器故障情况分析

摘要：文章对HGS-H微机型电液调速器位移传感器故障情况进行了分析，并针对故障产生的原因，提出解决的措施，在提高机组安全稳定运行方面将具有一定的指导意义。

关键词：位移传感器；故障分析；HGS-H型调速器

中图分类号：TM921 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）07-0073-02

HGS-H微机型电液调速器，适用于大、中型混流式水轮发电机组的自动调节和自动控制系统中。李家峡水电站先后将各台机组调速器反馈机构由原来的机械反馈式改为电气量反馈，即钢丝绳反馈改为位移传感器。反馈位移传感器采用先进的MTS-R型位移传感器，MTS-R型位移传感器按接线方式不同分为两种：一种为插头式，一种为直接接线；插头式在运行一段时间后，存在故障情况，后经过改进为直接接线形式，经过长时间运行未发生故障异常。下面以李家峡电站4号机曾出现的调速器故障情况对MTS-R型位移传感器插头式与直接接线式的区别进行分析。

1 李家峡电站4号机调速器故障情况

4号机正常运行中，监控打出“4G调速器电气故障、4G调速器切手动、4G有功调节退出、4G调速器开机准备指示、4G有功可调复归”信息。中控上位机4号机有功负荷给定与实发值均自动变为400MW且有功可调自动退出，现地检查4号机电调柜显示导叶开度53%、电气开限53%、4号机有功负荷420MW。查询电调故障信息为：A/B通道“导叶反馈信息故障”信息，A/B通道均故障退出，4号机机调柜显示导叶开度118%且有跳变现象，4号机水车室检查接力器行程660mm，对导叶位移传感器外观检查未见异常。手动减4号机有功负荷至350MW后，4号机电调柜导叶开度与电气开限均为75.35%、机调柜导叶开度显示为76%；4号机调速器旁定点监视，期间配合检修人员将调速切自动进行调整负荷多次，仍出现以上现象。

2 MTS-R型位移传感器的结构及原理

MTS-R型位移传感器按接线方式不同分为两种：一种为插头式，一种为直接接线。4G调速器故障前所用为插头式位移传感器。两种传感器除接线方式外其他部分都相同。位移传感器主要由一条铁磁材料的测量感应元件，一般被称为“波导管”，一个套在测杆上（波导管）的非接触的可以移动的磁环（永磁铁）和电子仓组成。测杆内装有磁致伸缩线（波导丝）。工作时，传感器电子仓内的控制模块向磁致伸缩线（波导丝）施加激磁电流脉冲，电流脉冲（即“询问信号”）由传感器送出，在通过波导管时电流脉冲周围产生电磁场，当与套在波导管上的永磁铁的磁场相交的瞬间，波导管产生“磁致伸缩”效应，使波导丝扭转，扭转波以一定的速度向两边传播，向传感器末端传播的应力波被阻尼元件吸收，而向激励端传播的信号被回波信号拾取装置所接收。计量出发射电流脉冲与接收到应力波的时间间隔，即可计算出永磁铁的准确位置，从而达到位移测量的目的。这个过程是连续不断的，所以每当活动的永磁铁被带动时，新的位置很快就会被感测出来。由于输出信号是一个真正的绝对值，而不是比例的或需要再放大处理的信号，所以不存在信号漂移或变值的情况。

综上所述我们得知，MTS-R型位移传感器主要由三部分组成：波导管部分、永磁铁部分和电子仓部分。

3 应用故障排除法来进行故障分析

永磁铁部分：这部分成V字型套在波导管上，且与波导管不接触，永磁铁上部与调速器推拉杆直接相连。机械方面发生故障时可以很直观发现。根据现场检查未发现明显故障点。磁场方面，由于是永磁铁它的磁场是恒定的，所以发生故障的可能可以忽略。

电子仓部分：这部分可以说是整个传感器的“大脑”部分，它主要由激磁电路模板和回波拾取装置等部件组成，激磁电源的接入（插座）在电子仓顶部，如果是激磁电路模板和回波拾取装置发生故障，会直接导致位移传感器失灵，导致调速器反馈消失，而此次调速器在故障前位移传感器工作正常，说明激磁电路模板和回波拾取装置发生故障的可能可以排除。上面提到先前4G调速器位移传感器电源接入为插头接入式，而插座就在电子仓顶部，如果发生插头松动或接触不良现象导叶开度指示会产生跳变，从而发生负荷突变现象。能导致插头松动或接触不良现象发生的因素，一般为工作环境振动较大，或者工作环境较脏。但是根据故障现象我们可以看到，4G在负荷350MW增至400MW时发生故障的，而350MW以下的负荷调整是正常的，也就是说故障点是固定的。若是插头松动造成的，那故障点就应该是随机性不固定的，所以从这一点分析出电子仓部分出现故障的可能可以排除。

波导管部分：这部分是整个装置核心部分，它是由铁磁材料做出的测量轨道和内部装设的波导丝及末端的阻尼元件等部分组成。外部铁磁测量轨道出现故障，一般为安装变形或划伤断裂，这些故障点可以很直观发现，但现地检查未见异常所以可排除故障发生的可能。波导管内部装有波导丝，波导丝的材质为铁镍合金，材质特性较脆，输出形式/工作电压：4～20MADC/+24VDC±10%。从此次故障现象得知：4G负荷从350MW增至400MW时故障发生，350MW负荷位移传感器测量到的输出电流为17MA左右，也就是说故障点在输出电流17MA至20MA之间，此时，位移传感器插头松动，4G现地检查负荷实发为420MW，这说明4G负荷到额定时位移传感器未测得输出上限电流20MA，由此得到结论4G调速器在从350MW增负荷至400MW过程中，反馈位移传感器在测得17MA的输出电流以后就接收不到回波电流信号，而此时的调速器也只有350MW负荷的反馈量，但这时的电调功率给定为400MW，所以调速器仍向开方向继续开导叶，当实发与给定不符，功率变送器故障调速器切手动运行，同时导叶开至最大负荷带至420MW。

4 采取的措施

在故障发生后，及时手动降负荷至350MW以下，并将中控上位机有功调节退出，保证4G在350MW以下运行。现4G调速器位移传感器已更换为直接接线式，避免了插头松动和脱落的隐患。此种故障情况也未再发生，从根本上解决了位移传感器插头松动造成机组负荷突变的情况。

作者简介：高建宏（1971—），男，甘肃人，青海黄河上游水电开发有限责任公司李家峡发电分公司工程师，研究方向：水电站运行。endprint