五一桥水电站油压装置油泵启动失败原因分析

钟世菊

摘 要：文章通过对五一桥水电站机组油压装置油泵电机存在的启动失败问题，从电机本体、组合阀逆止阀加工精度不达标等方面进行了详细的原因分析，并提出了改造方案。

关键词：五一桥；水电站；油压装置；油泵启动失败

五一桥水电站三台机组油压装置均采用螺杆泵3GR36X6C2型，目前，三台机组油压装置均出现了电机启动失败故障，一方面增加了维护工作量：另一方面极大影响了电站的经济效益和供电可靠安全性。文章对五一桥水电站三台机组油压装置油泵启动失败故障进行了分析与处理，同时提出了解决方案，避免此类现象重复发生。

1 油压装置故障现象

随着冬季气温明显下降，环境温度在15℃左右时，三台机组油压装置的油泵均出现过电机启动失败故障。其电机均由软启动器降压启动，经延时5秒后恢复全压运行。目的在于采用降压启动可以提高油泵电机的启动力矩，起到保护电机因频繁启动所带来的损伤。

电站自投产以来运行过程中出现电机启动失败故障现象均出现在冬季夜间时段，1F机组2#油泵尤为突出。经过厂家人员拆卸该油泵和组合阀回路检查发现，导致此故障的主要原因为组合阀逆止阀CV2加工精度不达标，在运行过程中偶尔出现卡阻，电机启动后油泵出口的高压油在5秒钟时间内无法顶开逆止阀CV2，则油压装置控制屏内的软启动器就判定为电机故障，从而退出运行改换另一组电机工作。

2 油压装置的结构及工作原理

五一桥水电站机组油压装置系统主要由压力罐、压力仪表架、安全阀、油位计、组合阀、组合阀出油管、集油槽、螺杆油泵、电动机组成。为保证油压装置工作可靠装设有两台螺杆泵，两者互为备用。为了直观反映压力油罐中油位的高低而装设了油位计，从磁翻板中可以观察到压力油罐中油位的高低，同时在上面装设了高、低限的开关量报警。压力油罐内的油是通过螺杆泵将集油槽内的清洁油打压至压力油罐。压力油经压力罐总出油管输出到各用油设备处，回油则到集油槽的污油区，污油经滤油网过滤后进入净油区，再经螺杆油泵吸入送往油压装置构成了一个封闭的循环油路。如图1所示。

图1 油压装置结构示意图

图2 组合阀结构原理图

3 组合阀的结构及工作原理

组合阀包含逆止阀、卸载先导阀、安全先导阀和卸荷先导阀，同时设有三个油口，压力进油口P、出油口P1和回油口T，P口与油泵出口相连，出油口P1与压力罐进口相通，回油口T与油箱连接。

3.1 卸载阀

由于螺杆泵的电动机从启动到稳定需要一定时间，如果在螺杆泵达到额定流量前带上负载，则容易损坏螺杆泵的液压系统。而采用卸载阀则可以使螺杆泵启动时处于卸荷状态，直到电动机转速达到一定值后，螺杆泵才能输出额定压力和流量的压力油。

3.2 安全阀

安全阀是为了防止螺杆泵与压力罐过载，并保护其安全的一种泄放装置。安全阀由安全先导阀YV2和主阀CV1组成。当发生故障时，螺杆泵仍然运转，油压继续升高，当压力作用于先导控制阀YV2的推力大于整定弹簧力时，则YV2动作，使CV1控制的油排泄，此时，在P口压力作用下主阀CV1被推开，逆止阀CV2关闭，使油泵工作在自循环状态下，压力油罐及螺杆泵都能保持在额定压力下工作。

3.3 卸荷阀

卸荷阀由卸荷先导阀YV3与主阀CV1组成。它是为螺杆泵作连续运行而设置的。螺杆泵采用连续工作时，压力油罐的压力随流量而变化，当输入流量大于输出流量时，压力随之升高，当压力高于工作压力上限时，卸荷先导控制阀YV3控制腔压力克服弹簧力而动作，切断来自油泵的控制油源，因为CV1控制腔泄油，使CV1活塞被推开，主油道压力油随之排油卸荷，使螺杆泵工作在自循环状态。随着系统的消耗，压力油罐内油压逐渐降低，压力油罐的压力达到工作油压下限时，卸荷先导阀YV3在弹簧力的作用下关闭。CV1控制腔随着建压而关闭主阀。螺杆泵恢复向压力油罐供油。安全阀和卸载阀动作压力，可以分别通过YV2、YV3的彈簧预紧来调整。

3.4 逆止阀

在压力油通往系统前设有一逆止阀CV2。由于P1压力的作用，逆止阀处于关闭状态，油泵启动后，经卸载阀YV1的卸载作用，直到主阀CV1关闭，P口的压力上升到一定压力克服逆止阀背压，打开逆止阀向压力油罐充油。

4 故障原因分析

在没有得到有效的解决办法前，运维人员一直采取手动将油泵电机反转数圈后再将油泵手动打压，直至逆止阀CV2被压力油顶开，则故障暂时消除。或者维护人员采用将故障阀组拆卸后进行清洗和阀芯的细磨，但是只能起到短暂的解决效果。

经对比同类电站设备发现，该组合阀系老式产品，全部由机械控制原理来实现自动控制。即克服弹簧反作用力从而达到开合关闭的功能，且阀组里面的卸载阀和安全阀也因机组运行产生的振动所导致弹簧限位螺母发生变位而出现误动作，给机组安全运行带来风险隐患。

5 解决方案

参照同类电站的油压装置控制原理，本站组合阀设备应具备以下功能（如图所示）：（1）油泵启动时应该为空载启动，解决办法（采用电磁阀控制的YV1卸载先导阀）来实现延时5秒开合；（2）电机启动5秒正常后（采用电磁阀控制的YV1卸载先导阀闭合），压力油经过逆止阀CV2进入压力油罐；（3）油泵打压至额定后，（采用电磁阀控制的YV3卸荷先导阀打开），即油泵空载同时逆止阀CV2自动关闭；（4）在打压过程中若YV1、YV3、CV2任一阀组出现卡阻时，则（采用电磁阀控制的YV2安全先导阀）应在压力达到整定值时开启卸载，同时发出报警信号，达到保护该油压装置的安全稳定运行条件。

所以本站油压装置组合阀应更换为具有上述四条功能的设备，以达到安全、科学、先进的无人值班少人值守运营模式，也为隐患排查和安全生产打下坚实的基础。