木坡水电站调速器系统高速数字球阀运行分析

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1、木坡水电站调速器系统高速数字球阀运行分析（四川小金川水电开发有限公司四川小金624200）摘要：根据木坡水电站调速器组成及工作原理，针对调速器出现过的高速数字球阀发卡问题进行分析，提出解决方案及处理措施。关键词：调速器；高速数字球阀；发卡；处理措施；木坡水电站1设备概述木坡水电站调速器系统主要由电气控制系统、电液转换环节、液压放大机构、机械液压执行机构、压油装置五部分组成。电气控制系统采用丙门子S7-300系列可编程PLC，为单机控制系统。电液转换环节主要由两个高速数字球阀及一个数字比例阀组成。高速数字球阀采用脉

2、冲控制，由数字球阀驱动器根据PLC指令输出高电频和低电频控制球阀的动作和复位，从而对导叶的开启和关闭进行粗调解。液压放大机构分为高速数字球阀及数字比例阀控制两部分。高速数字球阀部分采用液控换向阀结构作为液压放大级；数字比例阀部分采用比例阀直接作为液压放大级，高油压通过比例阀向主接力器配油并使之移动达到对导叶开启和关闭的精调节。机械液压执行机构为主接力器，它直接通过控制环操作导叶动作，改变导叶的开度以改变通过机组转轮水流大小达到控制出力的目的。压油装置包括囊式蓄能器、回油箱、压油泵、精滤油器等组成，向调速系统提供液

3、压动力，额定工作油压16MPa;精滤油器过滤精度20μm。水轮机调速器是实现水轮机调节及相应控制的机构和指示仪表等组成的一个或几个装置的总称。其工作过程为：测量元件把机组的实际转速n（频率f）、功率P、水头H、流量Q等参量测量出来，与给定信号和反馈信号综合计算后，由PLC直接参与控制电液转换环节以及液压放大机构操纵导叶机构，同时经测量元件送冋反馈信号至综合计算环节达到闭环控制的0的。艽液压原理图详见图1。图1调速器液压原理图2缺陷分析2G机组空载试验中，机组转速100%额定转速，调速器控制方式“自动”，突然

4、出现控制开导叶的高速数字球阀持续动作，导叶开度与机组频率开始缓慢下降的现象。人为发出停机令，可正常停机。根据调速器相关图纸并结合现场实际得出如下可能存在的原因：(1)控制接力器开启的压力油管路出现跑压现象，并且使得接力器开启腔压力持续低于关闭腔压力，导致导叶往关机方向漂移；(2)液压油油质不好，含杂质较多，引起关机高速数字球阀阀芯发卡，动作后未复归，液控换向阀711HV关机阀块持续动作，引起导叶关闭；(3)关机高速数字球阀内部弹簧疲劳或断裂引起动作后未复归与其阀芯发卡是同一现象；(4)其他阀组故障引起的接力器持续

5、向关闭侧漂移；(5)由于调速器具备闭环调节能力，空载状态下是频率调节模式(转速调节)，导叶关闭引起机组转速(频率)下降，超过频率调节死区引起开机高速数字球阀持续动作。3故障排除针对以上原因，检修人员逐步进行以下排査：(1)首先对调速器压力油管路进行全面排查，未发现漏油点，故排除该原因；(2)分析阀组动作情况可知，若是液控换向阀关机阀块动作未复归，那么即使开机高速球阀持续动作也是无法推动液控换向阀开机阀块，导叶必然会迅速关闭而不会缓慢漂移，因此排除该原因；(3)由于数字比例阀用于精调节，过油量小于粗调解机构，若是数

6、字比例阀发卡使得压力汕持续供向接力器关机腔也会引起开机高速数字球阀动作,但并不会使得导叶开度持续下降，而是会使导叶开度来冋波动，因此排除该原因;(1)拆下关机高速数字球阀检查，发现阀体内冇一金属屑卡在阀芯处，清洗球阀冋装后，进行调速器静特性试验，试验结果满足规范要求，球阀不再发生持续动作现象。4结论从上面各检查情况分析，调速器汕压系统即使在初建吋期对各汕管路进行过吹扫，透平汕注入前也经过过滤，但是并不能保证管路中或者蓄能器中的金属毛刺不会受油流影响而脱落进入阀组造成设备故障。若是负载状态下开关机高速数字球阀发生发

7、卡现象，可做如下处理：(1)当关机高速数字球阀没有动作，开机高速数字球阀一直动作，导叶开度反而有所下降或维持不变，冇功负荷持续下滑，判断为关机高速数字球阀动作后发卡没有复归导致关机汕路常开，调速器为了稳定开度(频率)所以一直动作开机高速数字球阀。处理建议：将调速器控制权限切到现地，在不切换调速器控制方式的情况下手动动作关机高速数字球阀阀芯，若恢复正常则将控制权限恢复到远方。如果没奋恢复正常，就手动将奋功负荷降至最低后跳开机组出U断路器，然后将调速器直接切到机手动，导叶会迅速全关。(2)当开机高速数字球阀没有动作，

8、关机高速数字球阀一直动作，导叶开度反而有所上升或维持不变，奋功负荷持续上升，判断为开机高速数字球阀动作后发卡没有复归导致开机油路常开，调速器为了稳定开度(频率)所以一直动作关机高速数字球阀。处理建议：由于开机汕路保持常开，所以不能将调速器切机手动控制,因为会导致全开活动导叶，而且开机油路常开还会使冇功负荷无法降下来，所以建议直接按紧急停机按钮。(3)若开关机高速数字球阀线