蓄能電站水輪機接力器泄漏試驗及故障分析

劉傳東 谷文涌 劉紀新 鄭義

摘 要：由于蓄能電站水輪機液壓接力器存在著漏油等缺點，在帶動水輪機葉片調角時，容易產生接力器無法同步，造成水輪機組的工作故障。 因此，利用對接力器的泄漏進行故障試驗，分析故障檢測參數和泄漏故障的內在關系，并揭示接力器泄漏下故障參數的相互聯系，保證水輪機接力器健康穩定運行。本文對健康和故障接力器進行了試驗分析，采集了接力器的振動和溫度等參數，通過故障分析，揭示了接力器泄漏故障的信號頻譜特性。

關鍵詞：接力器;泄漏故障;故障分析;頻譜分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.04.153

0 引言

蓄能電站水輪機液壓接力器是將油壓力轉化成調節桿推拉力的工作液壓缸，用于調節水輪機葉片的角度。液壓接力器的泄露容易造成水輪機組22個接力器難以同步，而無法實現葉片調角。在對接力器的密封試驗時，當前的實驗方法是通過機械等固定機構將接力器活塞處于油缸兩端，再進行手工打壓試驗，通過記錄，觀測接力器在一定時間內的泄壓量，來判定接力器是否泄漏。該方法通過人工目測分析，自動化程度低，無法滿足現場的自動化生產需求。

在實際作業中發現，當接力器泄漏時，會造成工作液壓油溫度升高及接力器振動頻譜增大。因此，設計液壓接力器的泄漏檢測試驗方法，通過一定的計算機檢測手段采集健康故故障樣本信息，探索故障樣本在振動頻譜及油壓溫度和健康樣本的關系，可以實現故障接力器的智能檢測，提高檢測效率。

1接力器泄漏檢測試驗

1.1 采集檢驗實驗臺

本系統為了實現接力器泄漏故障的智能檢測，研制了采用計算機采集檢驗的實驗工作臺，該工作臺由加載液壓站、采集傳感器、故障分析計算機等組成。其實物圖如圖1所示。

1.2 試驗方法及步驟

（1）對健康的接力器借助上述采集檢驗實驗臺，進行不同壓力下的打壓試壓，獲得接力器在不同工作壓力下的振動、溫度等信號，獲取健康接力器的訓練樣本信息;

（2）對有內泄漏故障的接力器進行不同壓力的打壓試壓，獲得故障接力器在不同工作壓力下振動、溫度等信號，獲取內泄漏故障的接力器訓練樣本信息;

（3）對有外泄漏故障的接力器進行不同壓力的打壓試壓，獲得故障接力器在不同工作壓力下振動、溫度等信號，獲取外泄漏故障的接力器訓練樣本信息;

（4）將上述三類樣本信息進行頻譜特征值分析，生成相應樣本標識的樣本數據;

（5）利用支持向量機算法設計的故障診斷軟件對上述三種樣本數據進行分類訓練，正確分類出健康、內泄漏、外泄漏的數據樣本;

（6）對需要檢測的接力器進行計算機信號采集及處理，生成測試樣本數據;

（7）利用訓練好的支持向量機故障診斷軟件對需要被檢測的測試樣本數據進行分類，獲得該接力器為健康、內泄漏或者外泄漏故障。

2 試驗數據分析

利用上述試驗臺及實驗方法，分別對正常和內泄漏故障的接力器在不同工作壓力、常溫下獲取其實驗數據。圖2為在10MPa工作壓力下采集的振動參數曲線。

從圖2中看出，健康接力器的振動頻率相對平緩，基本固定在19KHz的頻率范圍，而泄漏接力器振動頻率較大，當泄漏發生時，頻率為22KHz左右，通過獲取接力器的頻率特性分析，可以判斷健康和故障接力器。

從圖3中看出，健康接力器的溫度參數基本為固定值，在該條件下，溫度為34℃左右，當泄漏發生時，溫度上升，大于50℃，通過獲取接力器的溫度值，可以判斷健康和故障接力器。

3 結束語

本文針對健康、內泄漏、外泄漏三種接力器，進行了實驗工作臺信息采集及分析，設計了泄漏檢驗的試驗方法，并對健康和故障樣本進行了分析。通過該泄漏檢驗試驗方法，獲取了接力器的泄漏故障特性，實現了接力器健康、內泄漏、外泄漏三種樣本的故障識別，為水利電站的水輪機接力器故障診斷提供了有力的保障。

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作者簡介：劉傳東（1972-），男，山東泰安人，本科，工程師，從事技術管理與科研工作。