ECS956型6.6kV應急柴油發電機調速器綜合報警案例分析

陳耀明 盧鶴敏 翟常營 王惇 高啟祥

摘要： 調速器作為應急柴油機的核心控制部分。調速器故障是柴油機的典型疑難故障。為此，以某核電廠因廢棄渦輪增壓器轉速傳感器故障導致調速器ECS956綜合報警為例，簡要說明了渦輪增壓器控制回路工作原理，對調速器綜合報警的產生原因及解決措施進行了分析，并對該故障報警原因排查提出了有效的解決思路。

關鍵詞：應急柴油發電機; 調速器綜合報警 ;廢氣渦輪增壓器;傳感器異常

1故障背景

某核電4號機組大修A列柴油機再鑒定軟啟動空載試驗期間，觸發“500UC5 ECS COMMON ALARM” 調速器綜合報警，以下簡稱“500UC5”，該綜合報警產生的原因存在多樣性，給該報警的排查和處理帶來了難度。維修人員針對此故障報警進行了排查分析，初步診斷為B3渦輪增壓器怠速高導致。

2渦輪增壓器控制回路簡介

渦輪增壓器的投退由ECS調速器控制，其包含主ECS調速器和備ECS調速器。主/備ECS調速器通過接收渦輪增壓器轉速傳感器轉速信號，投退350UC渦輪增壓器切換電磁閥（每個轉速傳感器有兩組輸出通道，分別送到主/備ECS調速器，正常情況下主備通道測量值應一致），電磁閥投入后，壓縮空氣進入并推動渦輪增壓器進氣擋板打開，依次逐級投退（A1，A2）/B1/B2/B3五組渦輪增壓器，其中A1/A2渦輪增壓器通過一個電磁閥V1控制，在柴油機啟動后打開[1]。渦輪增壓器控制回路相關示意圖見圖1。

3故障分析

3.1 讀取報警信息

查看靜態下ECS內部報警信息為 “150，HI IDLE SPEED ETC B3”，該報警含義為渦輪增壓器B3怠速高[1]。

3.2 故障原因初步分析

報“500UC5”調速器綜合報警的原因為存在“HI IDLE SPEED ETC B3 ”-渦輪增壓器B3怠速高報警。柴油機空載啟動后只有A1/A2啟動，功率增加時，增壓器B1、B2、B3按預設轉速逐級開啟，功率降低時，增壓器B3、B2、B1按預設轉速逐級關閉[1]?？蛰d運行時B3渦輪增壓器應不投入，轉速應為零，導致渦輪增壓器B3怠速高報警出現的可能原因為：

1）渦輪增壓器350UC電磁閥切換閥組中V4電磁閥漏氣推動渦輪增壓器擋板導致廢氣進入，推動渦輪增壓器動作產生轉速;

2）渦輪增壓器廢氣進氣擋板卡澀導致廢氣進入，推動渦輪增壓器動作產生轉速;

3）渦輪增壓器轉速傳感器異常導致虛假轉速信號;

4）ECS內部處理模塊及轉速信號通道異常。

3.3靜態下檢查

3.3.1 V4電磁閥漏氣排查

手動模擬渦輪增壓器B3的控制電磁閥V4動作，觀察到B3渦輪增壓器的執行機構能夠正確動作，同時手動模擬V1，V2，V3動作時渦輪增壓器A1/A2/B1/B2執行機構動作情況，經對比無明顯異常;利用檢漏液對350UC電磁閥切換閥組和渦輪增壓器傳動連桿等部分進行漏氣檢查，排查過程中發現了B3渦輪增壓器對應的V4電磁閥有輕微泄露現象，緊固后再用檢漏液檢查該漏氣點消失，其他無異常。

3.3.2 廢氣渦輪增壓控制擋板板檢查

1）手動動作檢查B3廢氣渦輪控制擋板：擋板動作正常，閥板動作聲音正常;

2）在閥軸和連桿上做標記，動作過程中標記未錯位，連桿和閥軸連接正常;

3）經查詢設備結構資料，閥軸和閥板為花鍵連接，連接可靠;

4）對狀態正常的B1/B2廢氣渦輪控制閥板進行檢查，動作正常，動作情況和B3基本一致。B3廢氣渦輪增壓控制擋板未見明顯異常。

3.3.3 B3渦輪增壓器轉速通道檢查

1）轉速傳感器出線至端子箱電纜經外觀檢查無異常，絕緣符合要求;

2）對B3渦輪增壓器轉速傳感器主備通道進行直阻測量，測量結果如下，理論值為320-410Ω[2]，未見明顯異常;

3）進行轉速傳感器通道檢查，排除通道或ECS內部卡件處理問題：

對調速器端子箱至調速器的主備通道、轉速傳感器航空插側至調速器的主備通道進行驗證，利用Hz信號模擬轉速信號驗證1Hz對應60rpm關系，經檢查通道無異常，ECS內部卡件無異常，通道檢查數據見表2。

3.3.4分析小結

分析1：V4電磁閥有輕微泄露現象，若電磁閥存在泄漏且達到一定程度，則可能導致渦輪增壓器廢氣進氣閥門存在微小開度，從而導致渦輪增壓器存在真實轉速，現場已進行處理，微漏現象消失，待起機驗證。

分析2：B3廢氣渦輪增壓器連桿和閥軸連接正常，閥軸和閥板為花鍵連接，連接可靠，對比正常狀態的B1/B2動作情況，B3不存在機械損壞。

分析3：通過模擬渦輪增壓器轉速信號，由采集到的轉速可知，頻率與轉速對應關系為1Hz=0.06krpm，滿足設計要求，通道無異常，ECS內部卡件無異常。

故障原因第二次判斷：通過以上分析，導致此次報警原因存在如下幾種情況，B3渦輪增壓器對應的V4電磁閥有輕微泄露現象及轉速傳感器異常等，需進一步分析驗證。

3.4起機檢查

3.4.1空載試驗檢查

就地手動軟啟動應急柴油機進行空載試驗，試驗過程中再次出現“HI IDLE SPEED ETC B3”報警，試驗過程中錄取渦輪增壓器B3主備轉速傳感器通道波形進行對比，見波形見圖2。 經波形分析：1）B3渦輪增壓器轉速傳感器主通道轉速波形（波形0-深藍色）運行一段時間后出現波動轉速，備通道轉速波形（波形1-紫色）全程無轉速。2）若V4電磁閥漏氣問題，經處理后再次啟機后，B3渦輪增壓器主備通道應全程啟應無轉速;3）若密封擋板不嚴，B3渦輪增壓器主備通道應全程存在轉速，不符合;4）若僅僅B3渦輪增壓器主通道異常，運行一段時間后，產生轉速，符合波形現象。

綜上，報警為B3渦輪增壓器轉速傳感器主通道存在異常導致，需更換B3渦輪增壓器轉速傳感器后再次驗證。

3.5故障排查驗證

更換B3渦輪增壓器轉速傳感器后，再次進行空載試驗，錄取A2/B3渦輪增壓器轉速傳感器主備通道波形， B3渦輪增壓器轉速傳感器主備通道波形（波形）

0-藍色，波形1-紫色）均顯示無轉速，整個試驗過程中均未報出“HI IDLE SPEED ETC B3 ETB B3”報警，經后續低功率及滿功率試驗驗證，報警消除。

4 結論及預防措施

綜上，渦輪增壓器B3轉速傳感器主通道異常觸發“500UC5 ECS COMMON ALARM”調速器綜合報警。對于調速器綜合報警處理建議：1）.讀取ECS內部報警信息進行初步故障原因判定;2）、靜態下對回路檢查;3）、錄取柴油機運行時元件參數波形，結合工作原理完成故障進一步定位;

另外，為保障應急柴油發電機的穩定可靠運行也提出一點建議：MTU應急柴油機ECS956調速器相關元件性能狀態可通過元件參數波形判斷，專業班組可通過定期監視各元件參數波形，通過比對分析，及時識別系統功能或元件性能劣化趨勢，及時干預維修，避免6.6kV應急柴油機計劃外不可用，提高核電廠安全性。

參考文獻：

[1] E531986/00E Engine Control System ECS 956/G with ETB 4FDocumentation Parts. [R] MTU Motoren - und Turbinen-Union Friedrichshafen GmbH， 2001.3.

[2] FQX42EOM000281A45SS Equipment operation and maintenance manual - Genset EDG. ShanxiNorth MTU Diesel Co.，Ltd，2010.09

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