蓄能电站水轮机接力器泄漏试验及故障分析

刘传东 谷文涌 刘纪新 郑义

摘 要：由于蓄能电站水轮机液压接力器存在着漏油等缺点，在带动水轮机叶片调角时，容易产生接力器无法同步，造成水轮机组的工作故障。 因此，利用对接力器的泄漏进行故障试验，分析故障检测参数和泄漏故障的内在关系，并揭示接力器泄漏下故障参数的相互联系，保证水轮机接力器健康稳定运行。本文对健康和故障接力器进行了试验分析，采集了接力器的振动和温度等参数，通过故障分析，揭示了接力器泄漏故障的信号频谱特性。

关键词：接力器;泄漏故障;故障分析;频谱分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.04.153

0 引言

蓄能电站水轮机液压接力器是将油压力转化成调节杆推拉力的工作液压缸，用于调节水轮机叶片的角度。液压接力器的泄露容易造成水轮机组22个接力器难以同步，而无法实现叶片调角。在对接力器的密封试验时，当前的实验方法是通过机械等固定机构将接力器活塞处于油缸两端，再进行手工打压试验，通过记录，观测接力器在一定时间内的泄压量，来判定接力器是否泄漏。该方法通过人工目测分析，自动化程度低，无法满足现场的自动化生产需求。

在实际作业中发现，当接力器泄漏时，会造成工作液压油温度升高及接力器振动频谱增大。因此，设计液压接力器的泄漏检测试验方法，通过一定的计算机检测手段采集健康故故障样本信息，探索故障样本在振动频谱及油压温度和健康样本的关系，可以实现故障接力器的智能检测，提高检测效率。

1接力器泄漏检测试验

1.1 采集检验实验台

本系统为了实现接力器泄漏故障的智能检测，研制了采用计算机采集检验的实验工作台，该工作台由加载液压站、采集传感器、故障分析计算机等组成。其实物图如图1所示。

1.2 试验方法及步骤

（1）对健康的接力器借助上述采集检验实验台，进行不同压力下的打压试压，获得接力器在不同工作压力下的振动、温度等信号，获取健康接力器的训练样本信息;

（2）对有内泄漏故障的接力器进行不同压力的打压试压，获得故障接力器在不同工作压力下振动、温度等信号，获取内泄漏故障的接力器训练样本信息;

（3）对有外泄漏故障的接力器进行不同压力的打压试压，获得故障接力器在不同工作压力下振动、温度等信号，获取外泄漏故障的接力器训练样本信息;

（4）将上述三类样本信息进行频谱特征值分析，生成相应样本标识的样本数据;

（5）利用支持向量机算法设计的故障诊断软件对上述三种样本数据进行分类训练，正确分类出健康、内泄漏、外泄漏的数据样本;

（6）对需要检测的接力器进行计算机信号采集及处理，生成测试样本数据;

（7）利用训练好的支持向量机故障诊断软件对需要被检测的测试样本数据进行分类，获得该接力器为健康、内泄漏或者外泄漏故障。

2 试验数据分析

利用上述试验台及实验方法，分别对正常和内泄漏故障的接力器在不同工作压力、常温下获取其实验数据。图2为在10MPa工作压力下采集的振动参数曲线。

从图2中看出，健康接力器的振动频率相对平缓，基本固定在19KHz的频率范围，而泄漏接力器振动频率较大，当泄漏发生时，频率为22KHz左右，通过获取接力器的频率特性分析，可以判断健康和故障接力器。

从图3中看出，健康接力器的温度参数基本为固定值，在该条件下，温度为34℃左右，当泄漏发生时，温度上升，大于50℃，通过获取接力器的温度值，可以判断健康和故障接力器。

3 结束语

本文针对健康、内泄漏、外泄漏三种接力器，进行了实验工作台信息采集及分析，设计了泄漏检验的试验方法，并对健康和故障样本进行了分析。通过该泄漏检验试验方法，获取了接力器的泄漏故障特性，实现了接力器健康、内泄漏、外泄漏三种样本的故障识别，为水利电站的水轮机接力器故障诊断提供了有力的保障。

参考文献：

[1]罗忠启，刘凯胜.碗米坡水电厂调速器接力器故障分析及处理[J].湖南电力，2012，32（06）：65-67.

[2]于洪波.水轮机接力器压紧行程试验与调整[J].防爆电机，2014

，49（179）：51-52.

[3]杨超，李亦滔.基于信号预处理和Hilbert变换的滚动轴承故障诊断[J].华东交通大学学报，2012，29（04）：1-4.

[4]Prieto，M.D.，Espinosa，A.G.，Ruiz，J.R.R.，Urresty，J.C.， Ortega，J.A.Feature extraction of demagnetization fault in permanent-magnet synchronous motors based on box-counting  fractal dimension[J].IEEE Transactions on Industrial Electronics，2017，58（05）：1594-1605.

[5]張玺琛.溧阳球阀接力器开启时间过长问题研究与试验[J].黑龙江水利科技，2015，43（12）：11-13.

[6]QingJun Song，HaiYan Jiang，* Jing Liu.Feature selection based on FDA and F-score for multi-class[J].Expert Systems with Applications，2017，81（15）：22-27.

作者简介：刘传东（1972-），男，山东泰安人，本科，工程师，从事技术管理与科研工作。