小漩水電站#2機重錘關(guān)機故障分析及處理

摘 要：小漩水電站#2機安裝完成在調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)重錘關(guān)機裝置不能正常動作，我們采取了多種方法進行試驗最終仍未處理正常。后來，我們與主機廠、調(diào)速器廠多次溝通、充分討論后認為重錘裝置本身不存在問題，造成重錘不能關(guān)機的原因應(yīng)為導水機構(gòu)機械卡阻導致摩擦阻力矩過大。最終我們采取了在調(diào)速器關(guān)機腔管路上增加一個閥組讓其重錘關(guān)機裝置一起實現(xiàn)事故配壓閥的功能，保證機組安全、穩(wěn)定運行。

關(guān)鍵詞：水電站；重錘關(guān)機裝置；閥組

1 概況

小漩水電站位于湖北省十堰市竹山縣境內(nèi)的堵河上游河段，壩址位于竹山縣城上游，距下游竹山縣城關(guān)約3km，距上游潘口電站壩址約12km。電站設(shè)計安裝3臺燈泡貫流式水輪發(fā)電機組，總裝機容量為50.01MW。電站因其機組結(jié)構(gòu)特點在導水機構(gòu)控制環(huán)上配置一個懸掛重錘，以備在調(diào)速系統(tǒng)故障或機組失壓情況下依靠重錘強迫停機。

2 重錘裝置結(jié)構(gòu)特點及工作原理

重錘關(guān)閉裝置的主要作用是，當機組轉(zhuǎn)速過高、主配壓閥拒動（調(diào)速器關(guān)閉導水機構(gòu)操作失靈）時，切斷主配通道，同時將主接力器開機腔接通回油箱，在重錘作用下關(guān)閉導水機構(gòu)，強迫停機。

小漩水電站重錘關(guān)閉裝置主要由插裝單元③⑥、液控向閥④、電磁換向閥⑤手動換向閥⑦構(gòu)成。參見下圖。

動作原理如下：

2.1 正常運行工況

在正常工作情況下，壓力控制油通過手動換向閥⑦、電磁換向閥⑤進入插裝閥③控制腔，插裝閥③關(guān)閉，切斷了接力器開機腔和回油箱之間的油路，同時插裝閥⑥腔接排油，插裝閥⑥啟，打開主配通往接力器開機腔之間的油路，以實現(xiàn)調(diào)速器的正常控制。

2.2 重錘關(guān)閉裝置投入工況

a.當需要重錘關(guān)機時，電磁閥⑤得電，壓力控制油經(jīng)電磁換向閥進入插裝閥⑥控制腔，插裝閥⑥閉，切斷主配通往接力器開機腔之間的油路，并使插裝閥③控制腔接排油，插裝閥③開啟，接力器開機腔接回油。此時，若主配在關(guān)機側(cè)，接力器關(guān)機腔通過主配與壓力油相連，重錘關(guān)機裝置和調(diào)速器聯(lián)合作用關(guān)機；若此時主配在中位，在重錘的自重力作用下，接力器活塞向關(guān)閉方向運動，關(guān)機油路上的單向閥由于負壓作用打開，無壓油就充滿接力器關(guān)機腔，實現(xiàn)了重錘關(guān)機；若此時主配在開機側(cè)，在重錘的自重力作用下，接力器活塞向關(guān)閉方向運動，產(chǎn)生負壓，無壓油經(jīng)主配直接充滿接力器關(guān)機腔，完成重錘關(guān)機。關(guān)機的速度可通過插裝閥③制蓋板上的調(diào)整螺栓進行調(diào)節(jié)。

b.當需要重錘關(guān)機時，由于電源消失或電磁閥故障而導致電磁閥沒有動作，此時必須人工干預(yù)。推動手動換向閥⑦把手至關(guān)機狀態(tài)，電磁換向閥接排油，壓力油通過手動換向閥直接進入插裝閥⑥制腔，使插裝閥⑥關(guān)閉，切斷主配通往接力器開機腔之間的油路；同時打開液控單向閥④確保在任何狀態(tài)下均能讓接力器開機腔和回油之間可靠聯(lián)通，使接力器關(guān)閉。

3 設(shè)備存在的問題及采取的試驗方法

2013年1月26日，#2機組動水調(diào)試過程中，發(fā)現(xiàn)重錘關(guān)機裝置不能動作，不能實現(xiàn)重錘關(guān)機的功能。經(jīng)現(xiàn)場技術(shù)人員多次調(diào)試，采取了以下措施：1、取消重錘關(guān)機單向閥的彈簧；2、重錘關(guān)機控制裝置中插裝閥③的調(diào)節(jié)螺桿截掉15毫米；3、取消重錘關(guān)機控制裝置中插裝閥③的彈簧等等措施。最后重錘裝置只能在導葉開度為80%時可以進行關(guān)閉動作，但是在關(guān)閉動作中，存在著兩種現(xiàn)象：1、導葉開度可以80%時關(guān)閉到導葉開度20%；2、將2號機組水輪機調(diào)速器系統(tǒng)中分段關(guān)閉裝置切除時，導葉開度可以80%時關(guān)閉到導葉開度0。

4 原因分析

重錘關(guān)機裝置設(shè)計的出發(fā)點是在油壓裝置與調(diào)速系統(tǒng)故障時，僅依靠重錘的重力矩關(guān)閉導水機構(gòu)。與常規(guī)事故配壓閥的區(qū)別在于：事故配壓閥動作時有單獨的壓力油進入接力器關(guān)機腔，而關(guān)閉導水機構(gòu)。關(guān)于該問題，我們分析有一下幾種可能：

⑴現(xiàn)場試驗時，主配壓閥的閥芯應(yīng)該處于中間破壞位置，此時投入重錘關(guān)機的話，接力器的關(guān)機腔必須以抽真空的方式將并聯(lián)在關(guān)機油路與回油箱間的單向閥吸開，才能讓關(guān)機腔與回油箱的無壓油聯(lián)通而關(guān)機。同時，接力器開機腔的油必須頂開插裝閥的閥芯后進入回油箱，才能完成關(guān)機動作。由此可見，重錘的阻力矩既要克服導水機構(gòu)的摩擦力矩，又要有一部分余量來打開單向閥和插裝閥的閥芯。但現(xiàn)場兩個閥的彈簧已經(jīng)拿掉，應(yīng)該講消耗在這兩個地方的力已經(jīng)很小了。且單向閥和插裝閥部分也應(yīng)該不會卡死，若真的卡死的話，即使關(guān)機腔接壓力油也不可能關(guān)閉導水機構(gòu)。

⑵我們懷疑有可能是重錘重量不夠而導致重錘裝置不能動作，但經(jīng)過主機廠家核算認為重錘重量是滿足設(shè)計要求的。

⑶上述兩個原因都被排除后，我們認為導致重錘關(guān)機裝置不能工作的主要原因為導水機構(gòu)存在機械卡阻。我們分析認為造成卡阻的具體原因可能是內(nèi)、外配水環(huán)同心度及導葉上、下軸同心度為滿足設(shè)計要求，使單個或多個導葉轉(zhuǎn)動不靈活，摩擦力矩加大，重錘力矩無法克服摩擦力矩造成機組無法正常事故停機。

5 處理方法

因為導水機構(gòu)存在的機械卡阻問題需要機組大修時才有可能解決，且目前機組正處在汛期大發(fā)電時期，為保證機組安全、穩(wěn)定運行，我們與主機及調(diào)速器廠家多次溝通最終決定在調(diào)速器關(guān)機腔管路上串一個閥組讓其與重錘關(guān)機裝置一起組成事故配壓閥。如上圖所示：

在正常工作情況下，重錘關(guān)機裝置動作流程與未加閥組是相同。新增閥組工作原理如下：來自壓力油罐的壓力控制油通過手動換向閥 、電磁換向閥⑩進入插裝閥⑧控制腔，插裝閥⑧關(guān)閉，切斷了接力器關(guān)機腔和回油箱之間的油路，同時插裝閥 腔接排油，插裝閥 啟，打開主配通往接力器關(guān)機腔之間的油路，以實現(xiàn)調(diào)速器的正常控制。

當需要重錘關(guān)機時，錘關(guān)機裝置動作流程與未加閥組是相同。新增閥組工作原理如下：電磁換向閥⑩得電，壓力控制油經(jīng)電磁換向閥進入插裝閥 控制腔，插裝閥 閉，切斷主配通往接力器關(guān)機腔之間的油路，并使插裝閥⑧控制腔接排油，插裝閥⑧開啟，接力器關(guān)機腔接壓力油罐壓力油。若電磁換向閥⑩未得電，需人為干預(yù)推動手動換向閥 ，使壓力油直接進入插裝閥 ，同時打開液控單向閥⑨確保在任何狀態(tài)下均能讓接力器關(guān)機腔和油罐壓力油之間可靠聯(lián)通，使接力器順利關(guān)閉。

6 結(jié)語

小漩#2機重錘裝置增加閥組后經(jīng)過調(diào)試、試運行，各閥組運行正常，重錘裝置能夠?qū)崿F(xiàn)事故停機，且整個調(diào)速系統(tǒng)運行穩(wěn)定，最終解決了機組運行中的安全隱患。

[參考文獻]

[1]王愛生.新型重錘關(guān)機與分段關(guān)閉裝置的研究及應(yīng)用[J].長江科學院院報.2003年第2期.