大源渡电站1#机组调速器失控原因分析及对策

摘要： 本文对大源渡电站1#机组调速器失控的原因进行查找、分析，并针对调速器失控提出了几种应急处理方案，通过对几种方案的优越性进行比较，给同类机组运行和调速器失控处理提供参考。

关键词： 调速器；失控；原因分析；模拟试验；应急处理方案

1 概述

大源渡水电站是利用世界银行贷款的国家重点工程项目，它位于湖南省衡东县境内湘江干流上，上距衡阳市62公里。电站装有4台单机容量为30MW的灯泡贯流式机组，于1999年9月全部投产发电。水轮发电机组主机设备从奥地利VATECH公司（现安德里茨公司）引进，其中调速器部分随主机成套提供，导叶比例阀阀组为美国MOOG公司制造，其引导阀型号为D631，主配压阀型号为D664Z733D；内置金属型小过滤器，过滤精度为100μm，控制油回路1014双过滤器滤为HYDAC公司生产，滤芯型号为0240 D 020 BH3HC，过滤精度为20μm。

2 经过及处理

2001年2月10日零点13分1#机组并网运行时发“1#机调速器油过滤器堵塞信号”，运行人员到现地切换控制油回路1014双过滤器复归信号时，1#机负荷突然上升并自动加至最大（25.8MW），机组导叶、桨叶开度均达到100%，机组响声和震动很大，在上位机和现地控制屏减负荷和选择停机无效，切换1014双过滤器无效，现地手动关导叶无效，调速器系统失控。桨叶手动操作有效，经现地手动调整桨叶开度，使机组震动降至最小。因当时机组水头未达到设计水头，负荷不太大，这给分析和处理问题留下了足够的时间，一方面迅速开启弧门降低上、下游水位差，做好紧急停机的准备；另一方面商讨处理对策，经讨论后决定将1014双过滤器备用侧滤芯取下，减小双过滤器滤芯处的压力损失，然后将1014双过滤器备用滤芯切换至主用，然后操作导叶比例阀控制有效，于是现地手动关导叶实现平稳停机。经过对比例阀解体检查，发现导叶比例阀内控制油回路中金属过滤器堵塞严重，清扫后装复。

3 导叶比例阀工作原理介绍

机组运行时，来自压油槽的压力油分成两路，一路控制油经双过滤器1014控制导叶比例阀引导阀（+SE—B01）和桨叶比例阀引导阀（+SE—B02），一路操作油经导叶、桨叶配压阀操作导叶、桨叶接力器，开关导叶、桨叶。下面分析导叶的动作情况：机组正常运行负荷没有变动时，导叶比例阀由两股油流控制，配压阀活塞处于中间位置，控制油路没有接通，导叶不动作。当增加有功时，导叶比例阀将从电调MIPREG DGC 600C来的电气信号转换成成比例的液压信号（流量）。导叶比例阀的活塞向右移，使PA接通，带动配压阀活塞向左移，使PA接通，压力油接通导叶接力器的开启腔，使导叶开启，由此流量增大，有功增大。紧急停机时，快关+SE—Y01失磁，紧急停机阀1025的控制压力油释放，导叶配压阀在弹簧和油压两者的作用下迫使活塞向右移，使PB通，快速关闭导叶。

4 故障原因查找

为验证是否系比例阀内小过滤器堵塞引起调速器失控，我方针对此对4台机组的调速器进行了专门的模拟试验，停机时将1014双过滤器备用过滤器滤芯取下，用专用不锈钢盖（外方提供）将备用过滤器内控制油回路管口堵死模拟控制油回路过滤器堵塞，再装上备用过滤器外罩。具体试验步骤如下：

（1） 将备用过滤器置为主用，打开压油槽平压阀待备用过滤器充满压力油后关闭，再将过滤器切回另一过滤器运行。

（2） 退出机组机械制动，投入机组高压顶轴油泵，防止机组低转速转动时烧瓦。

（3） 将机组控制屏转换开关置“现地”，在机组现地控制触摸屏内将水轮机主油阀打开；将调速器控制方式转手动，操作“水轮机快关阀无效”按钮使水轮机快关阀电磁阀励磁，恢复导叶比例阀正常工作状态。

（4） 将1014双过滤器切至备用过滤器，观察机组导叶是否会自动打开。

（5） 如机组导叶打开，将1014双过滤器切至未装钢盖的另一侧运行，并将机组控制屏内控制快关电磁阀的继电器失磁，实现紧急关导叶。

（6） 试验完成后恢复机组正常停机状态。

通过试验我们发现1#、2#机组导叶比例阀在1014双过滤器滤芯堵塞的情况下，机组导叶会朝开的方向动作，但3#、4#机组在同样的试验条件下，机组导叶每次都朝关的方向动作。

在国内，调速器主配压阀一般设计在失电和控制油路切断时，主配活塞自动复位于中间位置，导叶不会开启也不会关闭，但我厂主配压阀设计在控制电源消失时导叶会关闭，故最初我方一直怀疑比例阀内机械零位和电气零位未调整好或比例阀内弹簧的压缩量过小，造成比例阀活塞在过滤器堵塞后未接通关闭位置。最初外方技术人员想通过对比例阀内弹簧进行加垫，提高弹簧压力，迫使主配活塞在控制油堵塞时在弹簧压力下使导叶接力器接通关闭位置，但从试验情况看，不管垫的厚度怎样改变（从5mm到10mm），都不能从根本上解决问题，有时还加剧了比例阀的抽动；通过调整导叶比例阀内机械和电气零位亦无效。最后外方现场技术人员咨询了MOOG厂家，得出当引导阀控制压力小于15bar时，主配压阀活塞将处于自由状态（可朝开也可朝关，当时朝开）的结论。

5 故障原因分析

新设备投运以来，机组各轴承、活塞处于最初磨合期，调速器油系统杂质、油泥较多，油的颜色较深，为此分阶段对四台机组调速器油进行过随机滤油，但效果不太明显。1#机经常发“调速器油过滤器堵塞”告警信号，有时不能自动复归，需现地切换1014双过滤器，才能将信号复归。为了确保机组安全稳定运行，曾多次对1#机1014双过滤器滤芯进行过认真的清洗。由于外方没有提供详细的1014过滤器及导叶引导阀内小过滤器的日常维护注意事项，给清洗工作造成了误区，事后经咨询外方确认双过滤器1014滤芯不能进行清洗。1014双过滤器滤芯经多次清洗后失去油过滤作用，从而导致导叶比例阀+SE—B01内的一个纽扣式金属过滤器堵塞，由此而导致调速器失控。当1014双过滤器滤芯（20微米）失去过滤作用后，压力油中的杂质堵塞了导叶比例阀组引导阀的纽扣式金属过滤器（100微米，位于导叶引导阀的P腔进口处），导叶比例阀P腔压力油压力减小，当引导阀控制压力小于15bar时，主配压阀活塞处于自由状态，主配压阀活塞左移，使PA接通，导叶开启腔油路接通，使导叶开启至100%开度，桨叶开度按照协联关系也开至100%。这样，负荷自动往上加至最大负荷， 调速器失控。

6 调速器失控应急处理

针对调速器在比例阀内小过滤器堵塞后出现失控现象，我方技术人员提出了以下四种调速器失控应急处理办法，并通过现场试验验证了其实用性、可行性。

6.1 取备用过滤器滤芯法：将1014双过滤器备用过滤器的滤芯取下，然后装上，将过滤器切至备用过滤器。由于备用过滤器的滤芯取下，压力损失比装有滤芯时要小，导叶比例阀内小过滤器后压力可能大于15巴，控制油可控制主配动作逐步关闭导叶，从而实现停机。可能时可通过调整油泵停泵压力来提高压油槽压力，从而达到提高控制油回路压力的目的。

6.2 导叶接力器开启腔排油法：将调速器GT01柜内闭锁调速器主油阀关闭的K11继电器手动励磁，然后将机组控制方式置“现地”控制方式，在触摸屏上将调速器主油阀关闭；选中机组“停机”命令；按导叶的关闭情况决定是否将导叶接力器开启腔排油阀79201打开排油卸压，控制导叶关闭速度。因主油阀关闭，导叶靠重锤动作关闭，导叶接力器腔无油流补充，在试验结束后应将平压阀打开向导叶接力器腔内补充油。

6.3 投入快关阀法

（1）前提条件：我站的旁通阀均不能正确动作——将旁通阀电磁阀的电源直接拔下旁通阀都不能动作，即导叶的开启腔和关闭腔的油压并没有旁通。这样在快关阀失磁后，由于旁通阀没有正确动作，油压没有旁通，导叶不会迅速关闭，导水机构所受的损害也不会很大；当快关失磁后，闭锁了“预控压力低跳闸”信号（发“调速器预控压力低trip”的条件是：压力降到跳闸值&延时5秒&+SE-Y01励磁）。此时发电机出口开关不会跳闸，机组与系统联网运行，机组不会因甩负荷而过速。

（2）第一种方法：将+GT01屏上的调速器控制方式转换开关切至“手动”；将+GA01屏的机组控制方式切至“现地自动”；将+GT01-K11继电器手动励磁，在+GA01屏上关闭调速器主油阀2415；在+DA屏上按下“快关阀有效”按钮，投入快关，使+SE-Y01失磁；（此时因快关失磁，闭锁了“预控压力低跳闸”信号，机组由系统拖住，转速不会升高；加上旁通阀不能正确动作，机组在快关失磁后，导叶接力器的开启腔和关闭腔的油压没有旁通，导叶完全靠关闭重锤缓慢关闭。）当导叶关到一定程度时（大约25%左右），在机旁屏选择“停机命令”。

（3）第二种方法：将+GT01屏上的调速器控制方式转换开关切至“手动”；将+GA01屏的机组控制方式切至“现地自动”；在+DA屏上按下“快关阀有效”按钮，投入快关，使+SE-Y01失磁；（此时因快关失磁，闭锁了“预控压力低跳闸”信号，机组由系统拖住，转速不会升高。因主油阀未关闭，机组在压油槽油压及关闭重锤的双重作用下关闭，关闭速度较主油阀关闭时要快。）当导叶关到一定程度时（大约25%左右），在机旁屏选择“停机命令”，可以将机组平稳停下来。

6.4 上位机、GA01触摸屏选择紧停按钮

在上位机机组分画面中或机组现地控制屏上触摸屏内选择“紧急停机”（为机械跳闸），机组机械跳闸，只动作快关阀，空载时跳发电机出口开关，机组按自动停机流程实现停机，效果同5.3第二种处理办法。

6.5 各应急处理办法优缺点比较

（1） 方法一（取下备用过滤器滤芯法）取决于机组导叶比例阀内小过滤器的堵塞程度，如堵塞非常厉害，在取下备用过滤器的滤芯后，导叶比例阀内小过滤器后控制压力有可能仍低于15bar，导叶比例阀可能仍不能控制。另外因需将备用过滤器滤芯取下，需准备工具和拆装，花费的时间较长，当机组水头高且负荷大时危险性比较大。

（2） 方法二（导叶接力器开启腔排油法）因导叶主油阀已关闭，完全靠开启腔排油，压力下降较慢，导叶关闭缓慢，如在此时出现其它电气跳闸信号，发电机出口开关跳开，机组将会出现过速，可能造成更大的损坏，同时花费的时间较长。

（3） 方法三（投入快关阀法）中的第一种方法因导叶主油阀已关闭，靠快关电磁阀失磁后，导叶配压阀开启腔接通排油，关闭腔无操作压力油，导叶关闭速度也较缓慢，如在此时出现其它电气跳闸信号，发电机出口开关跳开，机组将会出现过速，可能造成更大的损坏。

（4） 方法三（投入快关阀法）中的第二种方法同方法四，都时直接动作快关阀，机组机械停机，发电机出口开关在导叶空载时跳开，机组不会出现过速。同时方法四可以在上位机直接操作，可节省到现地操作的时间。建议采用方法三第二种方法或方法四实现紧急停机。

（5） 用方法二和方法三第一种方法时，在操作完毕，应将平压阀2419打开，向导叶接力器关闭腔充油，待桨叶完全开启，开度达到100%时，管道内无油流声时，将平压阀2419关闭。

7 防范措施

7.1 加强对机组的随机滤油工作，并定期（每季度）对机组调速器导叶比例阀的纽扣式小过滤器进行清洗；

7.2 1014和回油双过滤器滤芯污染时直接更换不再进行清洗，只要保证1014双过滤器滤芯工作正常，导叶及桨叶比例阀内小过滤器就不会受到污染。

8 小结

我厂在采取相应技术措施后，调速器在运行中未再出现过失控现象。从我方与其它兄弟电厂联系的过程中亦了解到部分电厂出现过调速器失控相类似的情况，故将我方总结的一些经验进行汇总，以供兄弟电厂参考。

作者简介

第一作者：

姓名：陈燕女（1973年）性别：女（汉族）湘株；职称：工程师（工学学士）当前从事的工作：枢纽机电设备运行。

第二作者：

姓名：孙小兵（1976年） 性别：男（汉族）湘益；

职称：高级工程师（工学学士）； 当前从事的工作：枢纽机电设备维护。