3號機組調速器壓力油罐缺陷分析及處理

李永杰，昌杰朋

（河北張河灣蓄能發電有限責任公司，河北 石家莊 050300）

1 前言

張河灣公司每臺機組調速器/球閥油壓系統共同由1個集油箱、1個調速器壓力油罐、1個球閥壓力油罐、3臺壓油泵、電磁閥及管路閥門等組成，正常運行壓力6.1～6.4 MPa。調速器壓力油罐主要用戶為導葉接力器及導葉液壓鎖定、蝸殼均壓液壓閥、調相回水液壓閥、調相壓水供氣閥、球閥旁通閥等液壓設備。

2 故障情況概述

2020年07月19日，1～4號機組抽水運行，值守人員監盤發現3號機調速器壓力油罐液位和壓力異常波動，調速器壓力油罐液位與壓力頻繁波動，約2 min打壓一次，匯報運維負責人，運維負責人接通知后安排班組對此缺陷進行處理。

圖1可以看出調速器油罐壓力及液位存在明顯波動，現地檢查油泵頻繁打壓。

3 故障原因分析

確認調速器壓力油罐液位和壓力異常波動后，機電二班組織人力物力等積極分析缺陷來源及處理措施。經現場具體分析，來源可能有以下原因：

（1）液壓回路存在明顯滲漏，導致壓力及液位異常波動。

圖1 調速器油罐壓力及液位曲線

（2）導葉在運行過程中存在頻繁波動，導致用油量加大。

（3）電液轉換器環噴裝置故障，滲漏量加大，導致油位波動。

（4）液壓油用戶回路存在滲漏或者內部串油，導致油位波動頻繁。

現對以上原因進行分析：

（1）接到缺陷通知后，班組馬上安排人員對油壓裝置及其用戶進行巡視，集油箱油位正常、導葉接力器及油壓裝置相關用戶外部巡檢均正常，不存在外部滲漏點。

（2）查詢導葉運行過程中曲線，并與其歷史紀錄相對比，導葉曲線無異常，不足以導致油位及油壓異常波動，排除此原因。

（3）班組人員拆開3號機集油箱觀察口，對集油箱內部進行檢查，電業轉換器環噴口漏油量未明顯增大，對比其余3臺機組電液轉換器漏油量，3號機組漏油量屬正常水平，排除此原因。

（4）對其用戶進行具體分析，若用戶內部存在串油，用戶相關油管路必定存在油流，對其用戶管路進行仔細巡視檢查，用手觸摸相關管路，未發現管路有明顯油流，發現導葉液壓鎖定兩根管路溫度較其余管路溫度略高，隨即準備測溫槍對其進行溫度檢測，液壓鎖定管路及相關用戶油溫檢測如表1：

表1 相關溫度測量情況

圖2 集油箱管路布置情況

班組人員隨即對接力器液壓鎖定回路進行檢查，1號接力器上有2個液壓鎖定分別安裝于接力器兩側，對其進行外觀檢查，無異常，因油溫偏高，對其用紅外成像儀進行檢查，右側液壓鎖定區域溫度較左側液壓鎖定溫度明顯偏高，高約10 ℃左右，其成像結果如圖3、圖4所示。

紅外成像顯示二號液壓鎖定區域有明顯發熱，具體原因不明，班組繼續對其油流進行檢查，采用聽診法，用聽診器對其進行檢查，發現液壓鎖定管路確實存在油流。

再對其圖紙進行分析（見圖6），液壓鎖定在投入腔與退出腔之間僅一道密封，在機組運行狀態下，液壓鎖定在退出狀態，此時其退出腔（圖中矩形區域）壓力較高約6.2～6.4 MPa，投入腔（橢圓形區域）壓力為零，若存在串油，會產生高速射流，在經過狹窄空間后會產生熱量，同圖4中紅外成像結果中投入腔側溫度偏高結果相一致。確定故障點：2號液壓鎖定存在內部串油現象，液壓鎖定退出腔在運行時存在高速射流至退出腔導致發熱。

在3號機組停機后，啟動OPU系統，進一步對液壓鎖定進行投退試驗，并監測調速器油罐壓力及液位，液壓鎖定投退正常，且壓力異常波動消失，聯系以前機組壓力及油位異常波動出現頻次，液壓鎖定內部串油應為偶發現象。

圖3 左側一號鎖定紅外及實物對比圖

圖4 右側二號鎖定紅外及實物對比圖

圖5 對液壓鎖定管路進行聽診

圖6 液壓鎖定圖設計

4 故障處理及原因分析

確認故障點后，張河灣公司利用機組運行低谷時段對3號機故障液壓鎖定進行拆解，檢查液壓鎖定腔體及缸體本體無異常，對其活塞隔斷密封進行仔細檢查，活塞隔斷密封為組合式密封，內部為橡膠材質O型圈，外部為耐磨尼龍材質矩形圈，檢查外觀并無損傷。將拆下舊密封與新密封進行對比分析，因密封批次不同，其內部O型圈和新密封大小一致，柔韌性良好；發現原外部矩形圈較新密封偏大，導致鎖定投退時矩形圈受力大，在長期運行后材料強度降低，在鎖定退出時矩形圈發生局部彈性變形，造成液壓鎖定缸體內漏，進而導致調速器油罐油壓、油位快速下降。

圖7 液壓鎖定中間腔體密封

圖8 處理后調速器油罐壓力及液位曲線

圖9 處理后右側液壓鎖定紅外圖

更換新的液壓鎖定活塞隔斷密封，對液壓鎖定進行投退試驗，液壓鎖定動作正常，調速器油罐油壓油位變化正常，液壓鎖定油管路無油流聲音。在3號機后來的運行中，調速器油罐油壓及液位變化正常，油泵未頻繁啟停，對液壓鎖定進行紅外測溫，其溫度為22.6 ℃，溫度正常，聽診檢測液壓鎖定投退管路未有油流聲音，確認此缺陷消除。

5 防范措施

通過此次3號機組導葉液壓鎖定缸體內漏導致的調速器油罐油壓、油位快速下降缺陷的分析和處理，總結出以下教訓和經驗：

（1）方形密封偏大問題在機組長時間運行后暴露出來。本次缺陷凸顯了檢修設備關鍵工序點質量見證的重要性，一些隱蔽工程質量把關若不到位，問題在短時間內難以顯現，出廠性能試驗很難驗證出來，為設備的持續穩定運行埋下隱患。

（2）油壓系統滲漏缺陷，尤其是內漏缺陷，故障點定位較困難，由于高壓油內漏往往伴隨發熱增大，可使用紅外測溫儀輔助進行故障定位，使用聽診器確認油流是否存在。本次缺陷的處理即是紅外測溫儀及聽診器的一次新應用，值得借鑒。

（3）研究購置精度高、抗干擾能力強的可移動式測流裝置，定期對油壓系統管路進行流量測量，發現異常及時分析檢查處理。

6 結論

本案例是一起非典型的油壓系統內漏造成油罐壓力和液位異常下降的故障，通過在線對比分析及排查，并使用紅外測溫儀和聽診器輔助進行故障定位，最終確定故障根源，圓滿消除了缺陷。本次缺陷的處理是紅外測溫儀及聽診器的一次新的應用，值得借鑒和學習。