可实现的调速器油压装置状态监测与故障诊断模型思路

汪仁强

摘要：调速器油压装置是为调速器提供特定压力和一定容量压力油的储能装置，因此，保障其安全稳定运行至关重要。在同步对时、所有计量表计准确的条件下，通过监测调速器压油槽油泵动作情况、导叶开度变化情况、压油槽油压变化情况、压油槽油位变化情况等状态数据，经过特定算法，综合分析、自动诊断调速器油压装置工况是否异常，达到保障油压装置安全稳定运行的目的。

关键词：油压装置;状态监测;自动诊断

中图分类号：TK32                                         文献标识码：A                                文章编号：1674-957X（2020）24-0172-02

0  引言

现今国内水电及新能源建设正在朝着自动化、智能化、信息化的水平发展，自动化设备的安全保障模式也从原本的状态监测报警、人为诊断故障，慢慢过渡到状态监测、自动分析诊断、趋势预警。例如水轮机振动摆度监测及保护装置已经有了较成熟的技术，能够通过一系列振动、摆度、压力脉动传感器采集数据，自动分析各数据变化趋势、判断主轴运动状态、诊断水轮机健康状况。然而对于调速器油压装置这样重要的设备，国内鲜有实现可实际投入使用的状态监测、故障诊断模型。本文提出了一种可实现的、有理论依据的、实际可用的调速器油压装置状态监测与故障诊断思路，即在准确监测调速器压油槽各状态数据的情况下，通过对比各状态监测量在特定工况下的变化情况，综合分析、自动诊断调速器油压装置的漏气情况、油泵运行情况、压油槽内渗情况，趋势分析压油槽油压、油位情况，达到保障油压装置安全稳定运行的目的。

1  理论依据

保障油压装置安全稳定运行，即保障壓油槽油压、油位、油泵、油路正常。

调速器压力油多为高压油，油压基本在1.5MPa以上，油位基本在5m以下，压油槽油压是不同深度油自重产生的压力的百倍以上，因此分析不同深度处的压力油压时，可忽略油自重产生的压力。同样分析气体气压与气体自重产生的压力时，可忽略气体自重。即可将调速器压油槽视为内部各处气体、压力油压力均匀的容器，所以分析油压与油位的关系，即分析压缩气体压力与气体体积的关系。

根据阿伏伽德罗定律，气体体积，压力与质量的关系：PV=（m/M）RT，P是气体的压强，单位为帕;V是气体的体积，单位m3，m是气体的质量，单位为kg;M是气体的摩尔质量，（m/M）为摩尔数;R是气体普适恒量，R=8.31J/mol;T 是气体的温度，单位为开尔文。由于开氏度数值等于摄氏度数值加上273.15，所以可以忽略气温的影响。所以相同质量的气体，其压力与体积成反比，且压力与体积的乘积为定值;相同压力的气体，其体积越大，质量越大;相同体积的气体，压力越大，质量越大。设调速器压油泵正常停泵时油压为A，油位为B，则对于单一调速器油压装置：

当油压为A时的油位B随时间推移逐渐变大，则压油槽内气体体积变小，压油槽状况整体相当于只漏气，此时需要检查压油槽的漏气情况;

当油压为A时的油位B随时间推移不变化，则压油槽内气体体积不变，压油槽状况整体相当于即不漏气也不内渗漏油，状态良好;

当油压为A时的油位B在某段时间内随时间推移逐渐变小，则压油槽内气体体积变大，压油槽状况整体相当于只内渗漏油，自动补气后导致油位下降，此时需检查压油槽油路情况。

2  应用实例

五强溪电厂一至五号机组调速器油压装置设计安装型式完全一致，理论上水轮发电机工况一致时调速器压油槽的油压油位变化应相同，专业人员检查发现在调速器不动作时，即导叶开度不变化、油压装置不用油时，二号机组调速器油压装置启泵间隔时间过短，为间隔约四小时打压一次。而其他机组调速器油压装置启泵间隔时间相对较长，均为间隔十六小时打压一次，随即判断二号机组调速器油压装置异常。（图1）

对比近三个月二号机机组和四号机组调速器压油槽正常停泵时油位B的变化情况，油位B单位内变化的量越大，则漏气的情况越严重。判断二号机组压油槽的漏气速度比四号机组慢，即漏气对二号机组调速器压油槽失压的影响很小;综合调速器油压装置启泵间隔时间，判断二号机压油槽油内渗漏油至回油箱的情况比较严重，具体是从调速器进油阀、出油阀哪路漏回去的，必须去现场实地查看。（图2-图5）

依据2号机组调速器压油槽压力油内渗至回油箱内引起的气泡判断出实际漏油位置，利用检修机会检查处理后，2号机组调速器油压装置运行状况恢复正常。

3  总结

综合上述理论分析及实际应用情况，验证该调速器油压装置状态监测与故障诊断思路切实可行，并可通过软硬件实现分析模型，具体思路如下。

在对时统一的情况下，采集油压装置压油槽的油压、油位数据，采集对应调速器导叶开度数据、采集油压装置油泵启停数据、自动补气数据。在每一次油压装置油泵正常停泵时，采集油位情况，设调速器压油泵正常停泵时油压为A，油位为B，则对于单一的调速器油压装置：

当油压为A时的油位B随时间推移逐渐变大，压油槽状况整体相当于只漏气;

当油压为A时的油位B随时间推移不变化，压油槽状况整体相当于即不漏气也不内渗漏油;

当油压为A时的油位B在某段时间内随时间推移逐渐变小，压油槽状况整体相当于只内渗漏油，自动补气后导致油位下降。

对于不同机组、相同设计、相同安装型式、相同型号的调速器油压装置，可通过对比调速器不动作时（即导叶开度不变化）的油泵启停情况来判断调速器压油槽内渗情况，油泵启停相对频繁的油压装置压油槽内渗相对较严重。

综合漏气和内渗油情况，诊断油压装置异常点，或趋势预警油压装置异常会导致的低油压、低油位情况，保障机组安全运行。

参考文献：

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