油泵空載閥損壞導致油壓升高分析及處理

陳 波，張 帆，趙一煒，龍福海，趙 浩

（1.河北張河灣蓄能發電有限責任公司，河北 石家莊 050300；2.國網新源控股陜西鎮安抽水蓄能有限公司，陜西 西安 071000）

0 引言

張河灣抽水蓄能電站調速器油壓系統廠家為ALSTOM，由3臺螺桿泵及各種功能電磁閥組成，安裝在集油箱上，工作壓力6.4 MPa，互為主備用。油泵進口設置過濾器，出口設置空載閥、卸載閥和安全閥組。

1 設備情況概述

張河灣電站調速器油壓系統由3臺螺桿泵及各種功能電磁閥組成，安裝在集油箱上，工作壓力6.4 MPa，互為主備用。油泵進口設置過濾器，出口設置空載閥、卸載閥和安全閥組。3臺泵出口接入調速器壓力油主供油管，向壓力油罐和接力器等設備供油。油罐壓力低于6.1 MPa油泵處于負載運行狀態，向壓力油罐及操作油管路中供油；油罐壓力高于6.4 MPa，油泵處于空載運行狀態，調速器油泵將壓力油打入集油箱中，油泵空負載轉換由相應油泵的空負載轉換電磁閥控制。由于機組運行過程中，隨著水頭的變化，機組導葉開度隨之變化，油泵經常處于空負載轉換過程中。

2 故障情況概述

2018年6月27日，故障發生前張河灣電站1～4號機組抽水工況運行，凌晨02：37時1號機組調速器球閥壓力油罐油壓持續升高，3 min內油壓由6.34 MPa上升至6.7 MPa，油罐安全閥動作，導致機組機械跳機，油泵安全閥動作聲響恐怖、十分危險，之后機組順利達停機穩態。監控系統報警信息：

02：35：31 U01+MG10-AP112 1 號機調速器 /球閥2號油泵運行。

02：35：45 U01+MG10-CP101 1號機調速器壓力油罐油壓高。

02：35：50 U01+MG10-CP501 1號機球閥壓力油罐油壓高。

02：36：50 U01+MG10-CP101 1號機調速器壓力油罐油壓高高。

監控系統歷史畫面如圖1。

圖1 調速器/球閥壓力油罐油壓上升圖

3 故障原因分析

3.1 油壓系統控制柜熔斷器熔斷

張河灣電廠油壓系統壓力油罐油壓低于6.1 MPa時，油泵空負載控制電磁閥失磁，油泵轉為負載運行。調速器、球閥油罐油壓持續升高，表明油泵持續負載運行，空負載控制電磁閥為失磁狀態，即電磁閥失電狀態。分析油壓系統控制圖（見圖2），梳理導致油泵空負載控制電磁閥失電的原因。

圖2 油壓系統電磁閥控制圖

空載閥控制方式選擇開關，切“手動”時電磁閥勵磁，油泵處于空載運行狀態，切至“禁用”狀態，電磁閥失磁，油泵負載運行狀態，油泵向壓力油罐中打油，油壓油位升高。正常運行過程中，空載閥控制方式切至“自動”位置，根據油罐壓力進行空負載轉換過程。油罐壓力低于6.1 MPa時，油泵轉負載，控制回路斷開，油壓高于6.4 MPa時，控制回路導通，電磁閥勵磁。

故障發生時，油壓高于6.4 MPa且持續上升，此時油泵空負載控制電磁閥本應勵磁，但卻沒有勵磁，梳理控制回路可得出結論：空負載控制回路熔斷器FU32熔斷，空負載控制電磁閥無法勵磁。

現地拆除控制柜熔斷器FU32，用萬用表電阻檔測量FU32兩側電阻，測量結果為FU32兩側為導通狀態，故排除熔斷器FU32熔斷導致電磁閥持續失磁，油壓持續上升的原因。

3.2 油泵空負載控制電磁閥線圈燒毀

油泵空負載轉換依靠油泵空負載控制電磁閥進行切換，當油泵電機運轉之后，壓力油罐油壓低于6.1 MPa時，電磁閥失磁，AD112左側閥芯導通，油壓作用于液壓閥AQ112，AQ112處于導通位置，油泵負載運行。電磁閥勵磁，AD112右側閥芯導通，油壓作用于液壓閥AQ112，AQ112處于截止位置，油泵空載運行。具體如圖3所示。

故障發生時，油壓高于6.4 MPa且持續上升，此時油泵空負載控制電磁閥本應勵磁，但卻沒有勵磁，梳理油壓回路可得出結論：空負載控制電磁閥AD112熔斷，空負載控制電磁閥線圈失電，無法勵磁。

現地拆除集油箱上電磁閥AD112電源插頭，用萬用表電阻檔測量AD112線圈兩側電阻，測量結果為AD112兩側電阻阻值為“無窮大”，故可以確定因為AD112電磁閥線圈燒毀，導致電磁閥持續失磁，油壓持續上升。

4 故障處理

根據油壓系統回路逐步查找故障原因，得出導致油泵持續負載運行的原因為AD112電磁閥線圈燒毀后，電站立刻辦理工作票和操作票，對油壓控制柜進行隔離斷電操作，更換集油箱上AD112油泵空負載控制電磁閥線圈。

恢復油壓控制柜電源，手動開啟油泵AP112，進行油泵空負載試驗，AD112線圈勵磁正常，油泵空負載轉換正常。

5 電磁閥線圈燒毀原因分析

隨著抽水蓄能電站機組大負荷運行以后，機組運行小時數明顯增多，隨著水頭的變化，機組導葉開度隨之變化，油泵經常處于空負載轉換過程中，張河灣電廠及系統內多家單位均多次出現油泵空負載控制電磁閥，無法轉空載故障，最終導致壓力油罐安全閥動作，機組跳機缺陷。油泵空負載控制電磁閥持續處于得電失電的狀況下，線圈受沖擊電流的影響，絕緣損壞嚴重，大大降低了原本的使用壽命。

6 防范措施

目前機組日常維護過程中，我們在C修時才進行電磁閥線圈電阻值測量工作，此種檢修理念，是在抽水蓄能機組正常運行時所適應的檢修檢驗周期，不能適應目前高頻率啟機、大負荷運行的現狀。

今后將會在月度日常定檢、D修、C修中均進行電磁閥線圈電阻值測量工作，監視分析電磁閥線圈電阻變化情況，提早發現事故預兆，提早預防，進行更換，避免因空負載控制電磁閥電阻燒壞，造成油壓持續升高不安全事故的發生。

7 結論

油壓系統作為水電站水輪機導葉的動力機構，十分重要，其安全穩定運行確保了機組正常啟停，能夠快速響應電網需要。油泵空負載控制電磁閥線圈的損壞，導致壓力油罐油壓持續升高問題的解決，為后續電站穩定運行提供了借鑒作用，確保了張河灣電站機組安全運行。