锦东电厂调速器液压系统切换阀故障处理及探讨

刘钦+牟亮+王继承+刘思+王永洪

【摘 要】本文主要针对调速器系统液压系统A/B机切换阀故障，总结出液压系统处理思路、事件原因，总结调速器液压系统故障的特点，以及调速器系统改进的建议，以期为同行提供参考。

【关键词】切换阀；故障；比例伺服阀

0 引言

水电厂的安全稳定运行，与每一个机电设备的良好性能有着重要关系。调速器作为水电厂重要设备之一，其性能稳定性对水电厂的设备运行有着直接影响。文章针对电厂调速器液压系统故障实例，对故障进行了总结与分析，并提出相应的解决措施与办法，以期为同行提供有益借鉴。

1 事件简述

锦东电厂调速器控制系统完成手动开机试验、自动开机，在机组空载方式下，#3机调速器完成A/B套控制模式切换试验、故障模拟试验、空载扰动试验，以及B机空载摆动试验，试验均正常。B机空载摆动试验完成，“B机主用”、“自动”方式下切至“A机主用”、“自动”，运行约10s左右，检修人员发现#3机调速器控制系统报出“A机比例伺服阀故障”、“导叶侧大故障”，同时切至由“A机主用”切至“B机主用”。

2 初步原因分析

针对上述现象，初步分析故障原因有以下两种：

（1）A机比例伺服阀阀芯发卡，导致比例伺服閥无法执行控制系统开出信号；

（2）比例伺服阀与主配放大板闭环故障，导致控制系统开出控制信号，导致比例伺服阀接受的控制信号只接收到12mA控制信号，以致比例阀在中间位。

3 检查过程

（1）比例伺服阀检查：机械人员拆卸并检查A机比例伺服阀内部无异物，阀芯均正常。电气人员分别测量A/B机比例伺服阀线圈值阻均为200Ω，且与检修期间测量值一致，初步判断比例伺服阀正常。

（2）初步判断A机比例伺服阀正常，将A/B机比例伺服阀互换，进一步检查：A机电手动开关导叶，均无法动作，B机电手动开关导叶正常。从而确认互换前的A机比例伺服阀正常，将故障点放在主配放大板环节上。

（3）将A/B套放大板互换， A机电手动开关导叶，均无法动作，B机电手动开关导叶正常。从而确认互换前的A机比例放大板正常。

（4）已排除比例伺服阀和放大板的可能，将故障可能性放在控制系统的程序以及硬件回路上。

（5）检查A机控制系统比例伺服阀通道：静态测量A机比例伺服阀通道电流值：12mA，控制系统内部开出正常；通过程序强制A机比例伺服阀通道码值，检查程序内部码值与通道输出电流值转换正常；

（6）拔出A机比例伺服阀插把，通过程序强制方法，输出4mA、12mA、20mA，测量比例伺服阀插把电流值与程序开出一致；

（7）重新拆卸A机比例伺服阀（比例伺服阀控制插把不拆卸），通过程序强制方法，输出4mA、20mA控制信号，通过比例伺服阀油孔观察阀芯向开、关方向动作均正常；

（8）检查至此，将比例伺服阀及以上的所有控制环节全部检查，并未发现问题所在。

4 原因确认及处理

A/B套切换阀阀芯靠左侧的密封面损坏后，致使脱落的铁屑卡在阀芯与阀体间，造成A/B套切换阀只能向右侧的B套比例伺服阀切换而无法切换至左侧的A套比例伺服阀，进而导致A套比例伺服阀与A/B套切换阀之间油路不通或油路不畅造成A套比例伺服阀无法正常调节。因此调速器控制系统在“B机主用”方式下能够正常工作，但由“B机主用”切至A机主用时，比例伺服阀及控制系统已切至A机主用，但切换阀未切换至A机主用油路。故而导致控制油路无法从比例伺服阀进入主配控制腔，从而无法执行控制系统的控制信号。

5 调速器液压系统故障特点

液压系统故障将直接表现在液压执行机构主配压阀上或导叶开度上，因此将以两者的现象来表示液压系统故障特点：

（1）控制系统开出开、关导叶控制信号，导叶实际未动作；

（2）控制系统在开、关导叶控制信号信号消失后，导叶仍持续向开或者关方向动作，直至导叶全开或者全关；

（3）控制系统开出开、关导叶控制信号，导叶仅能向开方向动作或者关方向动作；

（4）控制系统开出开、关导叶控制信号，导叶动作速率明显慢豫动作速率。

6 事件的思考

调速器系统涉及液压回路和控制系统两个不同领域，同时也分属机械和自动化两个班组进行管辖。自动化班组对调速器液压回路不了解，机械班组员工对调速器控制回路不了解。而调速器系统液压系统故障的特点是报警以及影响结果表现在控制系统，而液压系统本身的故障概率小、且难发现。由于各专业本身的局限性，在处理问题时形成以比例伺服阀为分界点的处理思维，比例伺服阀检查没有问题时，更多的容易将问题确认在控制系统上。

7 建议与改进

本次故障的阀块是厂家自主加工件，未使用采购的成熟阀体代替。厂家的自主加工件在材质方面还不满足设备长期稳定运行需要，在后期考虑采用成熟品牌的产品。

锦东电厂的切换采用两个先导阀和切换阀的设计目的，是为了能够使用动作接点开出切换阀动作信号，而切换阀动作信号送入控制系统未参与实际控制，仅仅作为显示。为了阀组状态显示而多增加一个液压阀块，多一个故障环节，此种设计思路得不偿失。建议在后续设计时，可采用成套自带阀芯动作检测的一体化阀组。

优化调速器系统液压系统故障判断逻辑，目前锦东电厂调速器控制系统的液压故障判断仅通过导叶给定与导叶反馈偏差、导叶速率、控制方式来进行故障判断，此种故障判断方式对液压系统的故障涵盖还不够全面。控制系统可将比例伺服阀的反馈信号、主配的反馈信号、以及切换阀位置信号接点信号送入程序内部，通过比例伺服阀反馈信号范围判断、比例伺服阀的反馈信号与主配的反馈信号的趋势判断等方式细化液压系统故障报警。

【参考文献】

[1]苏剑.水轮机调速器抽动故障及消除措施[J].黑龙江科学.2015（02）.

[2]吴亮.水轮机调速器的技术及选型研究[J].科技展望.2015（18）.

[3]王业凌.青溪水电厂水轮机调速器改造[J].水电站机电技术.2005（06）.

[4]高振华，张治宇，张建时，王彩森.在水轮机调速器开发中应重视标准液压件的应用[J].液压与气动.2002（02）.

[责任编辑：朱丽娜]