貫流式水輪機組高壓油頂起裝置的故障分析

石磊箭

（浙江華電烏溪江水力發電廠，浙江 衢州 324000）

貫流式水輪機組的額定轉速低，轉動慣量小，機組啟、停過程短，轉速變化快。在機組開停機低轉速時要投入高壓油頂起裝置，將壓力油注入瓦面，從而建立保護油膜，以防止軸瓦因干摩擦而燒毀。若高壓油頂起裝置發生故障，將嚴重影響貫流式水輪機組的安全運行，因此必須保證其能夠正常運行。

1 故障現象

2014-04-08，某水電站貫流式水輪機組停機過程超時，停機未完成。查看監控系統記錄發現，停機過程中機組高壓油頂起泵未啟動，高壓頂起油壓顯示為2.7 MPa。現場檢查發現，高壓油頂起壓力變送器顯示為2.9 MPa。

2 故障原因分析及處理

為查清高壓油頂起泵未投入及停機未完成的原因，對機組PLC控制流程進行檢查，其控制流程如圖1所示。

圖1 機組PLC控制流程

該PLC控制流程是將高壓頂起油壓力變送器的采樣值與設定值進行比較，低于采樣值則將中間變量置位表示高壓頂起油壓低于限值。由于壓力變送器的量程為0～16 MPa，滿量程對應的監控采樣值為32 000 MPa，對設定值5 000 MPa進行實際值換算得到了%M00111高壓頂起油壓力低于實際設定值為2.5 MPa，相應的%M00132實際設定值為1.0 MPa。

高壓油泵啟停程序表明：機組開停機時通過%M00111變量對高壓頂起油壓進行判斷，若其值低于2.5 MPa，則啟動高壓頂起油泵；若其值高于2.5 MPa，則不啟動高壓頂起油泵。機組停機完成判斷程序表明：只有高壓頂起油壓力降至1.0 MPa以下，機組才能完成停機過程。

經過上述分析，發現高壓頂起油壓力變送器值高于設定值是導致機組停機不能投入高壓油頂起泵以及停機未完成的原因?，F需要判斷壓力變送器是否反映實際壓力值以及壓力值的來源。

分析機組軸承油系統原理如圖2所示。

停機檢查發現，高壓油頂起管路至機組發導軸承和水導軸承的壓力表顯示都為0，而壓力變送器顯示為2.9 MPa，判斷該壓力變送器損壞。更換壓力變送器，其停機顯示壓力為0。

隨后進行開機試驗，當開機轉速達到100 %后，發現該壓力變送器顯示數值緩慢上升，最后約在2.6 MPa波動，并在停機后顯示為0，這表明該壓力變送器顯示正常。經觀察發現，開機后機組發導軸承和水導軸承管路上的2只壓力表計都顯示在2.4 MPa左右，這表明機組運行時高壓油頂起管路上確實存在著很大的油壓。經過分析認為：機組開機運行以后，需要投入潤滑油泵將油注入發導軸承和水導軸承進行循環，經過油盆旋轉慣性使得與軸瓦相連的高壓油管路產生高壓力。

但由于高壓油管路上1164和1165閥后都存在1只單向閥，單向閥只能單向開啟，壓力只能由高壓油泵上傳至機組導軸承，而不會反方向傳送。正常情況下，1164和1165閥后的壓力不會傳送至壓力變送器，因此判斷2只單向閥至少有1只損壞。經過排除檢查，發現水導軸承管路1165閥后的單向閥已經損壞，更換單向閥后壓力變送器油壓恢復正常，只在高壓油泵運行時顯示壓力值。

3 改進措施

3.1 修改控制流程

高壓油頂起泵是非常重要的設備，由于機組安裝的特殊性，高壓油管路壓力的建立需要一定的時間，而在開停機時，需要及時投入高壓油頂起泵。現對控制流程進行修改，取消了啟動高壓油頂起泵流程中對油壓的判斷，開停機時立即投入高壓油頂起泵，確保及時建立保護油膜避免軸瓦燒毀。

3.2 更換壓力變送器

由于PLC流程中對油壓的判斷是通過壓力變送器測得的模擬量進行比較而來的，所以壓力變送器的測量精度和可靠性非常重要。經運行觀察發現，高壓油頂起泵運行時建立的最高油壓約為5.6 MPa，而壓力變送器選用的量程為0～16 MPa,測量范圍大大超過了油壓值，導致測得的油壓不夠精確；并且壓力變送器使用220 V交流電源供電，可靠性差。改進后采用測量范圍為0～6.4 MPa的壓力變送器，并且使用24 V直流電源供電，提高了壓力變送器的可靠性和測量精度，保證了各流程的正確動作，最大程度地避免了由于壓力變送器測量故障導致機組不安全運行情況的發生。

3.3 改進高壓油頂起管路

對高壓油頂起管路進行了改進，如圖3所示。

在發導軸承和壓力表、水導軸承和壓力表之間各增加了1只單向閥，保證機組運行時轉動產生的油壓不會回送至高壓油管路，使得表計能正確反映高壓油頂起壓力。

4 結束語

圖2 機組軸承油系統原理

圖3 改進后的高壓油頂起管路

發電機組的某個故障往往由許多原因導致，并且它們之間存在著一定的聯系，在查找故障原因時需要全面分析，只有找到各個環節之間的聯系并進行分析排除，對不合理的部分進行改進，才能最大程度地避免同類故障的發生。[J]．大電機技術，2008(1).

1 韋華軒．燈泡貫流式機組軸承油系統控制及分析[J]．企業科技與發展，2013(12).

2 李友松．燈泡貫流機組徑向導軸承燒瓦事故分析與處理

3 謝曉君．淺談貫流式水輪發電機組技術供水自動控制改造[J]．科技資訊，2009(2).