水輪發電機組調速系統油壓裝置油泵效率低問題分析處理

劉文徽 凌遠鈞

（國家電投集團江西電力有限公司上猶江水電廠 江西贛州 341000）

水輪發電機組調速系統油壓裝置油泵效率低問題分析處理

劉文徽 凌遠鈞

（國家電投集團江西電力有限公司上猶江水電廠 江西贛州 341000）

調速系統油壓裝置油泵效率低、油泵無法正常加載在水電新投產機組運行中較為常見，本文結合躍洲水電站2#機組調速系統壓油裝置2#泵出現的故障及處理，討論了該油泵效率低現象中組合閥、油泵、油質等影響因素，并提出了可行的處理建議，為水電廠相關專業人員提供了處理此類問題的實踐經驗。

調速系統；油壓裝置；油泵；電磁換向閥

引言

躍洲水電站地處贛江支流貢水于都縣境內河段，壩址位于江西省贛州市于都縣貢江鎮城郊的躍洲村，距于都縣城約5km，正常蓄水位117.80m（黃海高程），壩址以上控制流域面積14978km2，是一座以發電為主，兼顧改善城區水環境、航運等綜合利用效益的中型水利工程。電站共裝設3臺12MW燈泡貫流式水輪發電機組。

電站于2012年12月第一臺機組并網發電，2013年2月三臺機組全部發電。機組投產運行后，2#機組調速系統壓油裝置2#泵經常出現打壓效率低、油泵無法正常加載，不但導致調速系統油壓下降，而且會使油溫快速升高，加速透平油油質劣化，嚴重影響機組的正常運行。

1 水輪機組調速系統油壓裝置概述

大中型水電廠調速系統油壓裝置一般配備兩臺螺桿泵，設計為按時間或按次數輪換啟動方式互為備用。在沒有負荷調節任務的情況下，油泵的正常啟停時間間隔在30～40min為宜，油泵效率低及過于頻繁的啟停泵不但會影響油泵使用壽命，而且會使油溫快速升高，加速透平油油質劣化，從而影響主接力器操作功，間接影響機組有功調節甚至機組運行安全。

躍洲水電站調速器系統采用的長江三峽能事達電氣股份有限公司生產的MGC4000產品，主配壓閥直徑為100mm，壓油裝置型號為YZ-6.0-6.3，螺桿泵型號為3G70X6C，工作壓力為6.3MPa，主泵啟動6.0MPa，備泵啟動5.7MPa，電動機型號為Y250M-4B5，功率為55kW。

2 故障現象總結及原因查找

2013年11月至12月期間，2#機組調速系統壓油裝置2#泵經常出現打壓效率低、電機啟動異常及軟啟動器報故障導致2#泵退出運行，嚴重影響機組正常運行，故障匯總見表1。

表1 故障匯總表

為盡快解決2#泵故障，對以下幾方面進行檢查分析：

2.1 軟啟動器檢查

對軟啟動器參數進行檢查，2#泵（故障泵）參數與1#泵（正常泵）一致。

2.2 電動機絕緣檢查及油泵機械檢查

拆開電動機動力線，所測兩臺電機對地電阻及相間絕緣均合格；油泵旋轉部分無故障，轉動無障礙。

2.3 組合閥油濾過器清洗

拆開組合閥油濾過器進行清洗，檢查發現濾網干凈，無雜質。

2.4 手動試驗

采取手動啟動螺桿泵進行打壓加載，1#泵，空載運行時電流為30A，手動加載時電流為90A；2#泵，空載運行時電流為35A，手動加載時電流為95A。

2.5 自動試驗

采取手動排壓油罐壓力油，自動啟動螺桿泵進行打壓加載，1#泵，空載運行時電流為34A，正常加載時電流為90A；2#泵，空載35A→70A→90A→260A→400A→軟啟報熱故障停止，跳閘。

通過上述幾方面的檢查發現，油泵手動加載時電機轉速正常后手動捅加載電磁閥可以正常打壓；一旦自動加載時，加載電磁閥卡在加載位置，電機一啟動即處在加載位置，電機的工作電流瞬間上升到軟啟的啟動電流限制值，軟啟報故障跳閘。

3 故障分析及處理措施

3.1 故障分析

油泵出口組合閥由止回閥、卸載閥、安全閥、單向閥等組成，其作用是保護油泵平穩加載，并作為液壓系統的二級壓力保護裝置在系統過壓時泄壓，如圖1所示。組合閥導致油泵頻繁啟泵的原因主要集中在機械方面。

圖1 油泵出口組合閥示意圖

如圖所示，卸載、旁通電磁換向閥，是一個二位四通電磁閥，作用是：為避免油泵電機在啟動瞬間承受大負荷沖擊，在電機啟動完成前，該閥的第一個位置使電機不帶負載，使電機啟動完成并穩定在額定轉速，轉速穩定后，程序控制其切換到第二位置，使電機加載，電機帶動油泵給壓油罐打油。但如果卸載閥閥芯卡澀，若是卡在卸載位時，則會使卸載閥一直處于卸載狀態，油泵一直運轉，但壓力卻始終達不到能夠打開止回閥向壓力油罐打油的壓力值，無法向壓力罐打油；若是卡在加載位時，則會使卸載閥一直處于加載狀態，電機的工作電流瞬間上升到軟啟的啟動電流限制值，軟啟報故障跳閘。

3.2 處理措施

根據筆者多年的實際運行經驗發現，油質污染是導致液壓系統故障的主要原因，尤其對于組合閥等精密閥組，過大的雜質顆粒會導致其閥芯卡澀，阻礙其正常動作。為此，對組合閥前設置過濾器濾網進行徹底清洗；將組合閥徹底拆卸，用無水酒精進行清洗，尤其對卸載、旁通電磁換向閥清洗兩遍；同時為確保電機在電磁閥切換到加載位置前達到額定轉速，將控制程序中加載等待時間由5s延長至10s。

躍洲水電站2#機組調速系統壓油裝置2#泵自2013年12月8日進行處理以來，經過近兩年多的運行，打壓效率低、電機啟動異常及軟啟動器報故障沒有再發生，油泵運行穩定，保證了機組安全運行。

3.3 維護保養建議

（1）針對新投產機組，定期濾油，并對濾網清洗，清處油中的各種雜質，確保透平油清潔；

（2）定期清洗油壓裝置組合閥的二位四通電磁閥，避免發卡；

（3）合理調整油泵啟動值，主泵啟動壓力可由6.0MPa降為5.8MPa，備泵泵啟動壓力可由5.7MPa降為5.6MPa，減少油泵啟動次數，提高電機壽命；

（4）加強對壓力油罐油氣比例失衡的調節，及時對油罐進行排油補氣，避免油泵啟動頻繁。

4 結語

調速系統油壓裝置為水輪發電機組導水葉、槳葉提供操作能源，一旦有故障就會危及機組的安全運行。本文僅針對出現的故障進行分析，難免存在不足之處。但各種類型的油壓裝置及其調節原理都有相似之處，只要牢固掌握油壓裝置工作原理及各種閥件結構，從源頭油質問題抓起，就能將引起故障的原因排除甚至消滅在萌芽階段，為機組安全穩定運行打下堅實基礎。

[1]《水輪機調速器及油壓裝置運行規程》（DL/T792-2001）[S].北京：中國電力出版社，2002.

[2]貫流式水輪發電機組實用技術[M].北京：中國水利水電出版社，2010.

[3]水電站機電運行[M].鄭州：黃河水利出版社，2007.

[4]電動機保護裝置通用技術條件（DL/T744-2012）[S].北京：中國電力出版社，2012.

TV735

A

1004-7344（2016）23-0104-02

2016-7-23

劉文徽（1969-），男，安徽潁上人，助理工程師、技師，本科，工學學士，主要從事水電運營管理工作。