锦东电厂#3机组筒阀在关闭至0.5%开度时偏差值过大故障分析

王继承 元文智 李江

摘 要：筒阀是水轮机的一种新型进水阀门，它装设于固定导叶与活动导叶之间，具有结构紧凑、直线运动、重量轻的优点。筒形阀全关时密封性能良好，用以停机时保护导水机构免遭间隙空化与泥沙磨损。筒形阀全开时缩入顶盖与座环形成的腔内，下端面与顶盖平齐，不产生水头损失。当机组产生飞逸时，可动水关闭筒形阀，以保护机组免遭损坏。故，筒阀对机组安全稳定运行起着至关重要的作用。该文主要针对筒阀液压系统同步控制阀故障，筒阀开启及关闭过程中报“相邻接力器行程偏差大”或直接导致筒阀发卡，通过现场逐一检查试验，总结出了筒阀液压系统缺陷处理思路、事件原因，筒阀液压系统故障的特点，以及改进的建议，以期为同行提供参考。

关键词：筒阀 故障 同步控制阀

中图分类号：TV732.7 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）02（b）-0029-02

筒阀为安装在水轮机固定导叶和活动导叶间的隔断阀，同步控制系统是保证筒阀6个接力器在提升和下降过程中的同步性，其中同步分流器与同步控制阀上的比例伺服阀（以下简称：比例阀）将筒阀的倾斜度调整在规定范围内（相邻接力器偏差报警≥6 mm，不相邻接力器偏差报警≥12 mm）。

筒阀动作过程同步控制方式为开启与关闭两个过程，其中筒阀开启分3个阶段：在0%～0.5%开度时只由比例阀参与调节，0.5%～98.5%开度时由比例阀和同步分流器共同参与调节，98.5%～100%开度则只由比例阀单独参与调节。筒阀关闭分为2个阶段：在100%～2%开度时由比例阀和同步分流器共同参与调节，在2%～0开度时只有比例阀参与调节。

1 异常情况说明

2016年2月2日，#3机组在空转态下进行筒阀空载动水关闭试验时，在关闭至约0.5%开度时系统报出“#3机组筒阀相邻接力器行程偏差过大”信号并在1 s后复归。调取的数据显示#3机筒阀#5接力器在开度0.5%时下腔压力突然陡增并最大压力达到 14.3 MPa，并在1 s后逐步下降最后变为0 MPa。其他5个接力器下腔压力均缓慢下降没有出现陡增的现象，#5接力器在最后的 0.5%开度时的运行规律明显与其他接力器规律不同。经电厂及VOITH厂家现场开会讨论一致通过继续完成#3机组筒阀动水关闭试验，在300 MW、600 MW关筒阀过程中严格监视各接力器下腔压力变化值，发现#3机组在300 MW、600 MW关筒阀过程中接力器下腔压力变化规律与#3机组空载关筒阀接力器下腔压力变化规律相似，在动水关闭试验后检查筒阀机械、电气设备未发现异常，且动作筒阀也正常。

动水关闭后的#3机组C修期间，分别对#5接力器的同步控制阀及比例阀进行现场分解检查，未发现任何异常。2月19日对#3机筒阀进行无水动作调试也并未发生任何报警。

2016年4月5日，锦东电厂#3机组筒阀在关闭至约0.5%开度时系统报“#3机组筒阀相邻接力器行程偏差过大”信号并在一秒后复归。机械和自动专业工作人员在现场实际开关筒阀，发现筒阀在关闭至约0.5%开度时，#5接力器与相邻的#4接力器行程偏差值最大达到4.4 mm，接近系统设置的相邻接力器行程偏差6 mm报警值，且#5接力器行程较其他接力器慢。

调取#3机组筒阀接力器下腔压力曲线，数据显示#3机组筒阀#5接力器在关闭至约0.5%开度时下腔压力突然陡增，最大压力达到12.8 MPa，并在1 s后逐步下降变为0 MPa，而其他五个接力器下腔压力均缓慢下降没有出现陡增现象，#5接力器在最后的0.5%开度时的运行规律明显与其他接力器规律不同。

2 现场处理措施

2016年2月2日，#3机组筒阀动水关闭过程中报警后，将#4、#5同步控制阀上的比例阀进行对换并重新进行试验，#3机组筒阀关闭期间接力器下腔压力曲线与之前下腔压力曲线相同。在2015年至2016年#3机组C修期间，对#3机筒阀#5同步控制阀及比例阀进行拆卸分解检查，由于现场缺少对同步控制阀内部油孔检查的专业工器具，此次检查并未发现阀组内有异常。

3 原因确认及处理

3.1 比例阀缺陷

筒阀在关闭至约0.5%开度时报警“#3机组筒阀相邻接力器行程偏差过大”，通过对#4、#5同步控制阀上的比例阀进行对换重新试验后，发现#3机组筒阀关闭过程接力器下腔压力曲线与图1相同，因此可以排除 #5比例阀缺陷导致此现象发生。

3.2 同步控制阀内油孔堵塞

与VOITH厂家沟通并对同步控制阀出厂图纸研究后得出：造成#5接力器下腔压力陡增，相邻接力器行程偏差过大的主要原因可能如下。

（1）同步控制阀与比例阀T口相连接的油孔内安装的尺寸为外径G1/2，通径φ2.5的节流旋塞（见图1、图2）与图纸不符。

（2）同步控制阀与比例阀T口相连接的油孔内部连接区域搭接量偏小。

以上两个原因均可能造成#5接力器同步控制阀内部油路不畅从而导致筒阀在关闭过程中下腔憋压，造成接力器行程偏差过大。

通过与水轮机厂家研究讨论后，提出以下处理措施。

（1）临时措施：鑒于此类报警现象具有偶发性，建议筒阀在2%～0%开度关闭过程中，相邻接力器行程偏差过大（6 mm）不作为发卡或报警的判断依据，只需监视偏差量的变化。

（2）永久措施：更换#5同步控制阀组，并检查#5接力器相关管路是否存在堵塞情况。

4 筒阀液压系统故障特点

筒阀运行只有全开、全关两个状态，且在两个状态的切换过程中，经常会发“相邻接力器行程偏差过大”的信号，造成这一报警的主要因素有如下几方面。

（1）液压回路内有气体残留，导致同步性不畅。

（2）比例伺服阀阀芯发卡或电磁线圈损坏，导致信号不能反馈。

（3）综合控制阀、同步控制阀等阀组内部油孔、油路不畅，导致同步性不畅。

5 结语

导致该次缺陷的同步控制阀系Rexroth德国总部生产并加装节流旋塞，且现场没有可以检查节流旋塞是否安装、安装型号是否正确的工器具。应考虑后续检修过程中是否应配备相关检查工器具。

在筒阀动作过程中报“相邻接力器行程偏差过大”“接力器行程最大偏差超过报警值”后，不仅要完成筒阀纠偏，还应从筒阀液压系统常见故障着手，分析造成此类报警的原因以及根治方法。

参考文献

[1] 马新红，李涛，钟光华.小浪底电厂筒阀液压控制系统[J].大电机技术，2006（2）：67-70.

[2] 葛洪康，唐伯蓉.论筒形阀的操作控制方式[J].四川水力发电，2004（4）：63-65.