錦東電廠#3機組筒閥在關閉至0.5%開度時偏差值過大故障分析

王繼承 元文智 李江

摘 要：筒閥是水輪機的一種新型進水閥門，它裝設于固定導葉與活動導葉之間，具有結構緊湊、直線運動、重量輕的優點。筒形閥全關時密封性能良好，用以停機時保護導水機構免遭間隙空化與泥沙磨損。筒形閥全開時縮入頂蓋與座環形成的腔內，下端面與頂蓋平齊，不產生水頭損失。當機組產生飛逸時，可動水關閉筒形閥，以保護機組免遭損壞。故，筒閥對機組安全穩定運行起著至關重要的作用。該文主要針對筒閥液壓系統同步控制閥故障，筒閥開啟及關閉過程中報“相鄰接力器行程偏差大”或直接導致筒閥發卡，通過現場逐一檢查試驗，總結出了筒閥液壓系統缺陷處理思路、事件原因，筒閥液壓系統故障的特點，以及改進的建議，以期為同行提供參考。

關鍵詞：筒閥 故障 同步控制閥

中圖分類號：TV732.7 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）02（b）-0029-02

筒閥為安裝在水輪機固定導葉和活動導葉間的隔斷閥，同步控制系統是保證筒閥6個接力器在提升和下降過程中的同步性，其中同步分流器與同步控制閥上的比例伺服閥（以下簡稱：比例閥）將筒閥的傾斜度調整在規定范圍內（相鄰接力器偏差報警≥6 mm，不相鄰接力器偏差報警≥12 mm）。

筒閥動作過程同步控制方式為開啟與關閉兩個過程，其中筒閥開啟分3個階段：在0%～0.5%開度時只由比例閥參與調節，0.5%～98.5%開度時由比例閥和同步分流器共同參與調節，98.5%～100%開度則只由比例閥單獨參與調節。筒閥關閉分為2個階段：在100%～2%開度時由比例閥和同步分流器共同參與調節，在2%～0開度時只有比例閥參與調節。

1 異常情況說明

2016年2月2日，#3機組在空轉態下進行筒閥空載動水關閉試驗時，在關閉至約0.5%開度時系統報出“#3機組筒閥相鄰接力器行程偏差過大”信號并在1 s后復歸。調取的數據顯示#3機筒閥#5接力器在開度0.5%時下腔壓力突然陡增并最大壓力達到 14.3 MPa，并在1 s后逐步下降最后變為0 MPa。其他5個接力器下腔壓力均緩慢下降沒有出現陡增的現象，#5接力器在最后的 0.5%開度時的運行規律明顯與其他接力器規律不同。經電廠及VOITH廠家現場開會討論一致通過繼續完成#3機組筒閥動水關閉試驗，在300 MW、600 MW關筒閥過程中嚴格監視各接力器下腔壓力變化值，發現#3機組在300 MW、600 MW關筒閥過程中接力器下腔壓力變化規律與#3機組空載關筒閥接力器下腔壓力變化規律相似，在動水關閉試驗后檢查筒閥機械、電氣設備未發現異常，且動作筒閥也正常。

動水關閉后的#3機組C修期間，分別對#5接力器的同步控制閥及比例閥進行現場分解檢查，未發現任何異常。2月19日對#3機筒閥進行無水動作調試也并未發生任何報警。

2016年4月5日，錦東電廠#3機組筒閥在關閉至約0.5%開度時系統報“#3機組筒閥相鄰接力器行程偏差過大”信號并在一秒后復歸。機械和自動專業工作人員在現場實際開關筒閥，發現筒閥在關閉至約0.5%開度時，#5接力器與相鄰的#4接力器行程偏差值最大達到4.4 mm，接近系統設置的相鄰接力器行程偏差6 mm報警值，且#5接力器行程較其他接力器慢。

調取#3機組筒閥接力器下腔壓力曲線，數據顯示#3機組筒閥#5接力器在關閉至約0.5%開度時下腔壓力突然陡增，最大壓力達到12.8 MPa，并在1 s后逐步下降變為0 MPa，而其他五個接力器下腔壓力均緩慢下降沒有出現陡增現象，#5接力器在最后的0.5%開度時的運行規律明顯與其他接力器規律不同。

2 現場處理措施

2016年2月2日，#3機組筒閥動水關閉過程中報警后，將#4、#5同步控制閥上的比例閥進行對換并重新進行試驗，#3機組筒閥關閉期間接力器下腔壓力曲線與之前下腔壓力曲線相同。在2015年至2016年#3機組C修期間，對#3機筒閥#5同步控制閥及比例閥進行拆卸分解檢查，由于現場缺少對同步控制閥內部油孔檢查的專業工器具，此次檢查并未發現閥組內有異常。

3 原因確認及處理

3.1 比例閥缺陷

筒閥在關閉至約0.5%開度時報警“#3機組筒閥相鄰接力器行程偏差過大”，通過對#4、#5同步控制閥上的比例閥進行對換重新試驗后，發現#3機組筒閥關閉過程接力器下腔壓力曲線與圖1相同，因此可以排除 #5比例閥缺陷導致此現象發生。

3.2 同步控制閥內油孔堵塞

與VOITH廠家溝通并對同步控制閥出廠圖紙研究后得出：造成#5接力器下腔壓力陡增，相鄰接力器行程偏差過大的主要原因可能如下。

（1）同步控制閥與比例閥T口相連接的油孔內安裝的尺寸為外徑G1/2，通徑φ2.5的節流旋塞（見圖1、圖2）與圖紙不符。

（2）同步控制閥與比例閥T口相連接的油孔內部連接區域搭接量偏小。

以上兩個原因均可能造成#5接力器同步控制閥內部油路不暢從而導致筒閥在關閉過程中下腔憋壓，造成接力器行程偏差過大。

通過與水輪機廠家研究討論后，提出以下處理措施。

（1）臨時措施：鑒于此類報警現象具有偶發性，建議筒閥在2%～0%開度關閉過程中，相鄰接力器行程偏差過大（6 mm）不作為發卡或報警的判斷依據，只需監視偏差量的變化。

（2）永久措施：更換#5同步控制閥組，并檢查#5接力器相關管路是否存在堵塞情況。

4 筒閥液壓系統故障特點

筒閥運行只有全開、全關兩個狀態，且在兩個狀態的切換過程中，經常會發“相鄰接力器行程偏差過大”的信號，造成這一報警的主要因素有如下幾方面。

（1）液壓回路內有氣體殘留，導致同步性不暢。

（2）比例伺服閥閥芯發卡或電磁線圈損壞，導致信號不能反饋。

（3）綜合控制閥、同步控制閥等閥組內部油孔、油路不暢，導致同步性不暢。

5 結語

導致該次缺陷的同步控制閥系Rexroth德國總部生產并加裝節流旋塞，且現場沒有可以檢查節流旋塞是否安裝、安裝型號是否正確的工器具。應考慮后續檢修過程中是否應配備相關檢查工器具。

在筒閥動作過程中報“相鄰接力器行程偏差過大”“接力器行程最大偏差超過報警值”后，不僅要完成筒閥糾偏，還應從筒閥液壓系統常見故障著手，分析造成此類報警的原因以及根治方法。

參考文獻

[1] 馬新紅，李濤，鐘光華.小浪底電廠筒閥液壓控制系統[J].大電機技術，2006（2）：67-70.

[2] 葛洪康，唐伯蓉.論筒形閥的操作控制方式[J].四川水力發電，2004（4）：63-65.