一起调速器故障的分析与处理



一起调速器故障的分析与处理

陈挺1晏春秀2

(1.中国水电顾问集团正安开发有限公司， 贵州 遵义551100；

2.中国水电顾问集团风电关岭有限公司， 贵州 安顺561300)

【摘要】本文针对三岔湾水电站2号机因接力器腔体窜油引起的调速器油压装置油压下降过快、油泵启动频繁等故障，分析原因后，进行了相应的处理，为防治同类故障的发生提出了预防措施。

【关键词】调速器；接力器；故障；活塞；密封圈

1概述

三岔湾水电站位于贵州省安顺市黄果树风景区王二河下游河段，总装机2×16MW，年设计发电量1.55亿kW·h。电站安装2台混流式水轮发电机组，通过9km渠道引水发电，设计水头231.8m，无调节能力。机组采用某公司生产的WBDT-80型微机步进电机调速器，设置导叶接力器2个，接力器直径200mm，行程140mm，为直缸摇摆式，额定操作油压4MPa，布置在机坑内壁。

因接力器内活塞密封圈损坏，导致接力器内部窜油，引起水轮机导叶不能全开，发电机组有功负荷不能稳定、溜负荷，以及调速器油压下降快、油泵启动频繁、电机发热等一系列故障。

2故障经过

2010年7月4日2时30分，2号机在运行过程中调速器油压装置油泵电机因油压下降较快，启动间隔时间逐渐减小，启动频繁，达到约3min启动一次，致油泵电机发热、油温升高。因正值汛期，为减少弃水，派专人监视油泵运行情况，并用2台风扇对油泵电机进行降温，维持机组运行，后观察其油泵电机启动间隔时间延长至15min(未进行处理)，至7月5日上午8时，油泵电机约20min启动一次。2号机曾因调速器主配压阀引导阀中间位置不正，发生过溜负荷现象，故初步判断是由调速器主配压阀引导阀卡涩、中间位置复中不灵造成的。7月5日上午10时10分，操作2号机停机，对其调速器主配压阀引导阀进行清洗，对中间位置调整杆进行调整，调整后，油泵电机启动间隔时间约为30min，与1号机接近(1号机调速器油压装置油泵电机约35min启动一次)，认为故障已排除。

2010年7月9日16时，2号机调速器油压装置油泵再次出现启动频繁现象，且更为频繁，约40s启动一次，再次调整调速器中间位置调整杆后，油泵电机最长能达到2min启动一次，且将调速器切“手动”方式运行时，机组负荷自动下降，开度逐渐变小，从80%渐减至38%后稳定运行，负荷不再下降，且不能操作增大导叶开度。

3原因分析及对应措施

根据故障现象，调速器油压装置油泵电机启动间隔时间缩短应由用油量增加、液压系统存在漏油或表计故障等原因造成油压下降过快所致，故分析了以下几方面的原因。

3.1　表计故障

油泵电机由其PLC程序检测到油压装置油压下降至设定启动压力时，控制接触器吸合，软启动器启动接通电机电源而启动。油压下降时对应油压装置油罐油位也有所下降，且油泵电机未启动前油压装置回油箱油位有所上升。若是油压表计故障，油压装置油罐油位不应下降，油压装置回油箱油位不应有所上升，且压力表计、两块油位计同时故障的可能性较低，故排除了表计故障因素。

3.2　调速器油管路存在漏油造成油泵启动频繁

经检查，调速器压力油罐进油管、排油管均无漏油，压力油罐及回油箱总油量未见减少，且关闭调速器总供油阀后，压力油罐油压稳定，未见下降，由此排除了漏油因素。

3.3　引导阀卡涩、中位偏移或回中不灵

3.3.1原因分析

引导阀卡涩、中位偏移会造成调速器开度不稳，自动溜负荷(中位偏关侧)或自动增负荷(中位偏开侧)，调速器在“自动”方式运行时，调速器频繁进行负荷调整，用油量增大，致使油泵电机启动频繁。

3.3.2处理方法

将调速器切至“手动”方式运行，确有溜负荷现象，在机组运行中对调速器主配压阀进行中间位置调整后，油泵启动间隔最长能达到2min。操作2号机停机，关闭机组进水口球阀，对调速器引导阀阀芯清洗后回装，调整调速器主配压阀中间位置，正确后，进行静态调试，能够正常操作导叶全开、全关，且无漏油现象，油压装置压力油罐油压稳定，未继续下降。

3.3.3处理结果

开启2号机并网，逐渐增大导叶开度带负荷，将导叶开度开至38%，负荷约7MW时，机组开度、负荷均能稳定运行，继续增加开度，大于38%后负荷不能稳定，负荷下降较快，且开度持续下滑至38%后稳定运行，故排除了调速器主配压阀引导阀卡涩、主配压阀中间位置偏移因素。

3.4　事故配压阀内部窜油

事故配压阀在正常运行时直接接通调速器开腔、关腔油管和接力器油管。若事故配压阀内部窜油，可能导致开腔、关腔油管串通，致使接通至接力器的开腔、关腔的油量不足，或者串通接力器开腔、关腔油管，而致压力油不能到达接力器，从而不能操作导叶全开、全关，且事故配压阀密封属刚性密封，正常运行时并没有动作，密封损坏的可能性极小，故可基本排除事故配压阀内部窜油因素。

3.5　接力器内部活塞密封损坏致接力器开腔、关腔窜油

接力器内部窜油导致调速器用油量大大增加，从而使调速器油泵启动频繁，同时，接力器内部窜油还使操作力大大减小，从而导致调速器自动溜负荷。

3.5.1原因分析

a.在静态调试时，接力器活塞受到压力油的操作力(F油)、机械运动的阻力(f)，油压力只要克服机械阻力即可动作，因机械阻力较小，即使接力器活塞密封损坏，开腔、关腔窜油使操作力减小，接力器活塞也能自如动作，可以在静态下进行水轮机导叶全开、全关操作；撤去操作力后，接力器活塞不受力，故在静态下可以稳定在任一开度不动作。

图1　接力器活塞受力示意图

b.带负荷运行时，接力器活塞除受到压力油的压力、机械运动阻力的作用外，还需克服导叶所受到的强大水推力(F水)，如图1(a)所示，水推力随导叶开度的增加而增加。当导叶开度大于38%时，撤去操作力后，接力器受力为F合=F水-f，接力器在F合的作用下向关方向运动，直到38%时水推力与机械阻力达到平衡，F合=0，接力器保持稳定，如图1(b)所示。由此判断，接力器内部窜油可能性较大。c.油泵启动频繁，油温升高明显。采用红外线测温仪测量两只导叶接力器缸壁温度，发现水车室-X方向接力器缸壁温度比另一只接力器缸壁温度高15℃以上，由此判断应为-X方向接力器内部窜油。

3.5.2处理方法

图2

a.操作2号机停机，对2号机-X方向接力器进行拆卸解体，发现接力器活塞密封圈已损坏，断裂为几段，缸体内有磨损的胶状粉末体,如图2所示。b.更换接力器活塞密封圈及其他全部密封件后，回装接力器。

c.静态调试正常后，开机并网，带满负荷运行正常，调速器油压装置油泵电机启动

4防范措施

a.汛后安排对油系统各部件进行清洗维护，更换密封件，以保证机组可靠性，今后应每两年安排更换一次接力器活塞密封圈。

b.加强巡回检查，发现设备有异常现象立即报告，尽早采取相应措施。

c.提高运行人员操作技能，一旦机组出现异常情况，运行人员应能立即准确报告故障情况，查找、分析原因，采取相应正确的应急处理措施。

d.应对两台机调速器进行一次大修，对油路系统、电-位移转换装置及电气系统进行检查调整，特别对接力器、主配等密封件进行更换。

5结语

此次2号机调速器故障的直接原因是接力器活塞密封圈损坏、开关腔窜油，三岔湾水电站自2006年11月投运以来，历时3年6个月，运行工况良好，未进行过机组大修，虽每年对调速器油压装置回油箱及油罐内透平油进行过滤处理，但未对调速器油系统各部件进行过彻底清洗，各部件可能因油质、机械磨损等原因出现卡涩、密封磨损、老化；油中杂质、水分的存在，日积月累造成油的黏滞阻力增大；油中含水，使金属部件锈蚀，造成引导阀、主配压阀发卡；接力器活塞与缸体长期摩擦作用使密封损坏甚至缸体拉伤，造成活塞发卡或内漏。以上因素影响机组安全稳定运行，严重时甚至引起机组过速、飞车等事故。

在机组出现故障时，应综合观察各种现象，通过现象进行综合判断分析，找出各种可能引起故障的因素。排查故障时，按由易至难的步骤，快速、准确地进行。

Analysis and treatment of one governor fault

CHEN Ting1, YAN Chunxiu2

(1.HydrochinaInvestmentZheng’anDevelopmentCo.,Ltd.,Zunyi551100,China;

2.HydrochinaInvestmentWindPowerGuanlingCo.,Ltd.,Anshun561300,China)

Abstract:Sanchawan Hydropower Station No.2 unit suffers from too fast oil pressure reduction in governor oil pressure device, frequent oil pump start-up, etc. due to relay chamber oil pumping. The causes of the above-mentioned failures are analyzed and then correspondingly handled, thereby proposing preventive measures for preventing similar fault.

Key words:governor; relay; fault; piston; sealing ring

中图分类号：TV73

文献标识码：B

文章编号：1673-8241(2016)01-0029-03

DOI:10.16617/j.cnki.11-5543/TK.2016.01.009