劉 韋

（寶雞市馮家山水庫管理局，陜西 鳳翔 721405）

1 引言

小型機械液壓調(diào)速器在技術上較簡單，又能滿足小水電站和小電網(wǎng)自動化的要求，可用于混流式、軸流式或斜流定漿式水輪機的調(diào)節(jié)，因此它是在小水電站中應用較廣的一種調(diào)速器。小水電站最常見的小型機械液壓調(diào)速器是YT型，小型YT調(diào)速器由測速系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、放大系統(tǒng)、反饋系統(tǒng)和輔助調(diào)節(jié)系統(tǒng)幾部分組成，其接力器工作容量有300、600、1000（10N·m）等。

2 故障及原因分析

2.1 故障概況

馮家山二級電站是馮家山水庫樞紐工程的一部分，位于渭河一級支流千河下游，地處陜西寶雞。電站為引水式，1994年建設，主要利用水庫棄水發(fā)電，裝機容量1×2000kW，水輪機采用HL220—WJ—84型，最大水頭51.7m，最小水頭48.2m，設計水頭50m，流量5.39m3/s，調(diào)速器配套為YT—1000型。正常運行時該站調(diào)速器工作狀態(tài)設定為自動液動狀態(tài)，調(diào)速器工作油壓整定在1.9～2.3MPa之間。

2009年6月二級電站在開機過程中，在液動狀態(tài)下操作開度限制手輪至5%，接力器移動，調(diào)速器無漏油現(xiàn)象，油壓裝置壓力正常。再操作開度限制手輪升高到15%，接力器停止移動，手動升高油壓到2.5MPa，接力器依然不能移動，調(diào)速器發(fā)生卡阻故障，導葉不能打開。此前有時在低油壓1.8～1.85MPa之間以及主接力器活塞在78%～82%開度的情況下，該調(diào)速器由于接力器容量不足發(fā)生卡阻故障。此時將油壓裝置最低油壓升高至1.9Mpa后調(diào)速器工作正常。

2.2 故障分析

小型YT調(diào)速器，動作時連帶關系比較復雜，其常見的故障原因不少于兩種，許多故障現(xiàn)象雖然相同，但原因卻不一樣。調(diào)速器卡阻不能啟閉導葉，一般由機械液壓元件損壞或機械故障，配壓閥卡塞，液壓油劣化失效等原因引起。另外調(diào)速器設計選配不當，調(diào)速功選擇偏小，也是導致卡阻的誘因。

2.2.1 機械液壓元件故障

（1）導水機構保養(yǎng)不善，轉(zhuǎn)動部分軸承加油不及時。導葉的上、下軸承套內(nèi)沒有注潤滑脂，造成導葉軸轉(zhuǎn)動面銹蝕；導葉連桿軸套內(nèi)沒有涂潤滑脂，造成連桿銷及剪斷銷轉(zhuǎn)動面銹蝕；控制環(huán)軸面，徑向瓦塊沒有涂潤滑脂，造成導水機構轉(zhuǎn)動時磨擦阻力增大。

（2）控制環(huán)、導葉軸承間隙過小，同心度差，摩擦阻力太大。

（3）調(diào)速器接力器至導葉傳遞桿件某些部件剛度不足或轉(zhuǎn)動部分磨損造成其有歪斜卡阻現(xiàn)象。如調(diào)速軸與調(diào)速器支架軸瓦抱死，水輪機推拉桿軸卡阻，十字頭導向槽拉毛等。

（4）導葉間被混入雜物卡住或被泥沙堵塞，應分析原因，消除蹩勁現(xiàn)象。

（5）液壓管路漏油大或油管直徑偏小，壓力損失過大，接力器內(nèi)油壓過低，操作無力。應逐一檢查處理，提高接力器內(nèi)工作油壓。

（6）接力器活塞密封磨損，密封不嚴，接力器動作時油液漏損較多，造成兩腔壓差減小，調(diào)速功降低，應處理密封，更換密封環(huán)。

（7）開度限制機構故障。

（8）反饋系統(tǒng)卡磨，可造成主接力器活塞在65%～80%開度時發(fā)生卡阻。

2.2.2 配壓閥卡塞

配壓閥卡塞，導致接力器不能工作，其原因有：

（1）配壓閥活塞長期處于中間位置時，要使其移動，必須克服靜摩擦力，由于靜摩擦系數(shù)比動摩擦系數(shù)大得多，所以需要的移動力也要大得多。

（2）配壓閥襯套和活塞間存在徑向液壓卡緊力，液壓卡緊力使閥盤緊貼襯套，油膜減小，潤滑條件惡化，阻礙活塞運動。

（3）配壓閥襯套和活塞間隙中有油膜吸附力，間隙越小，吸附力越大。

2.2.3 油質(zhì)劣化

油內(nèi)有水、雜質(zhì)油泥或油氧化變質(zhì)，使油膜破壞，阻礙活塞運動。液壓系統(tǒng)運行的故障多數(shù)是由于液壓油污染劣化后更換不及時引起，因此，正確維護液壓系統(tǒng)及時更換失效液壓油對提高液壓設備運行的可靠性及經(jīng)濟性，延長系統(tǒng)和元件的使用壽命，保證設備安全運行，防止事故發(fā)生等有重要意義。

現(xiàn)場對液壓油質(zhì)量狀況的判斷方法：

（1）外觀顏色氣味判斷油質(zhì)變化

液壓油有乳白色懸浮顆粒，表明油中進了水；油有刺激性臭味或顏色呈灰褐色表明氧化；

（2）油滴斑點實驗

取一滴被測液壓油滴在濾紙上，觀察斑點的變化情況，液壓油迅速擴散，中間無沉積物，表明油品正常；液壓油擴散慢，中間出現(xiàn)沉積物，表明油品劣化。

（3）棉球?qū)嶒?/p>

取干凈的棉球蘸少許被測液壓油，然后點燃，如聽到發(fā)出 “劈啪”炸裂聲和閃光現(xiàn)象表明油中有水。

經(jīng)檢查馮家山二級電站調(diào)速器透平油中有水，油質(zhì)劣化，造成液壓系統(tǒng)潤滑不良。

2.2.4 調(diào)速功不足

因調(diào)速器設計選配不當，調(diào)速功選擇小了，導葉接力器操作力不夠，可按經(jīng)驗公式進行換算，以選用合適的調(diào)速功。調(diào)速功經(jīng)驗公式：

式中：A—調(diào)速功，10N·m， 即Kgf·m；

Qmax—最大水頭下水輪機通過的最大流量，m3/s；

H—設計水頭，m；

D1—水輪機轉(zhuǎn)輪直徑，m。

馮家山二級電站設計水頭50m，最大流量5.4 m3/s，機轉(zhuǎn)輪直徑 0.84m，調(diào)速功 1000（10N·m），將參數(shù)代入公式計算：

經(jīng)調(diào)速功經(jīng)驗公式計算，該站調(diào)速功選用偏小，如設備保養(yǎng)不善，操作導水機構時調(diào)速功不足發(fā)生卡阻現(xiàn)象，應加強設備保養(yǎng)。在允許情況下，可提高工作油壓或選用較大調(diào)速功的調(diào)速器。

3 故障處理

我們對可能引起調(diào)速器卡阻的原因進行分析，對調(diào)速器進行了全面的檢查。經(jīng)檢查，調(diào)速器主接力器活塞密封良好，調(diào)速器離心擺轉(zhuǎn)動良好，配壓閥活塞可正常移動，油壓管路壓力正常，無漏油現(xiàn)象。主油閥完好，壓力管路通暢。該調(diào)速器在正常運行中，工作油壓一直整定在1.9～2.3MPa之間，現(xiàn)升高油壓至2.5MPa，主接力器依舊不能正常工作。進一步檢查水輪機導水機構，發(fā)現(xiàn)導葉軸承存在銹蝕，調(diào)速器拐臂軸承潤滑不良。

由于該站調(diào)速功選用偏小，加之設備保養(yǎng)不善，操作導水機構動作時，導致接力器容量不足。如導葉軸承、控制環(huán)滑塊、調(diào)速器拐臂等處軸承套加油不及時，十字頭導向槽拉毛等都會使接力器活塞移動時阻力增大。加之二級電站地處河床，室內(nèi)比較潮濕，造成透平油中水份增加，油質(zhì)劣化使接力器潤滑條件惡化，磨擦阻力增大，要想使其移動，需要用比正常運行條件下大的力，調(diào)速功不足，造成卡阻。同時該調(diào)速器還存在反饋系統(tǒng)卡磨，使主接力器在78%～82%開度時發(fā)生卡阻故障。

經(jīng)過對故障原因進行詳細的分析討論，研究并采取合適的處理措施，對調(diào)速器進行了大修。大修中更換掉原有的油，添加了新的合格透平油。同時為了減少能量傳遞損失對導葉與接力器之間的傳力杠桿軸承進行了拆洗，調(diào)速器反饋系統(tǒng)更換了不合格零件， 再行裝配，并對轉(zhuǎn)動部分軸承套更換新的潤滑脂。手動緩慢操作調(diào)速器大手輪，帶動接力器活塞由全關到全開，再由全開到全關，全行程活動一次，使接力器油缸與活塞間重新形成油膜，然后在液動狀態(tài)按GB8564—88的檢驗標準要求，以16%額定工作油壓進行動作試驗，導葉打開。調(diào)速器大修后，投入運行，工作正常。

4 結(jié)論

對這次調(diào)速器卡阻故障進行事故分析與處理，總結(jié)經(jīng)驗，并根據(jù)生產(chǎn)規(guī)律制訂了防止事故的有效對策。調(diào)速器卡阻故障產(chǎn)生的原因較多，有不少故障是由兩種或兩種以上的原因引起，為預防此類故障發(fā)生，應從以下做起：

（1）首先在設計時應選配合適的調(diào)速器，并在制造安裝時提高設備安裝質(zhì)量。

（2）日常應加強調(diào)速器維護保養(yǎng)，不要經(jīng)常打開調(diào)速器控制柜兩側(cè)的門，以免灰塵及飛蟲進入，造成油質(zhì)破壞。定期開展安全大檢查，摸清設備運行狀況，采取措施消除設備存在的缺陷。

（3）停機期間，定期對調(diào)速器進行動作試驗，防止油中水分或雜質(zhì)卡塞活塞。如發(fā)現(xiàn)卡塞活塞現(xiàn)象，應使活塞與缸體間重新形成油膜，保證潤滑條件良好。

（4）運行過程中，加強巡回檢查制度管理，定時巡視調(diào)速器液壓管路、接力器有無漏油現(xiàn)象，壓力是否正常，發(fā)現(xiàn)問題急時處理，防止事故停機時調(diào)速功不足，造成調(diào)速器卡阻，水機導葉不能關閉，引起機組過速，威脅生產(chǎn)安全。

[1]金少士,王良佑.水輪機調(diào)節(jié)[M].北京:水利電力出版社,1991.

[2]李永國，韓國平,等.調(diào)速器調(diào)試與故障處理[M].北京:中國計劃出版社,1999.

[3]唐文品,等.小型水電站設備運行與操作規(guī)程[M].北京:中國計劃出版社,1999.