（官地水力发电厂四川省凉山彝族自治州615000）
摘要：为深入了解主配压阀在发电机调速器系统的作用，以某水电厂调速器主配压阀故障导致发电机逆功率保护动作停机为例，结合主配压阀结构及工作原理，探析主配压阀故障的原因、导致的后果及处理措施，以便为后续的事故处理提供参考。
关键词：机组；调速器；主配压阀；定位螺栓
1.主配压阀结构与工作原理
该厂主配压阀型号为FC2000，采用卧式布置，阀套、两阀盘结构，工作油压6.3MPa，最大压力为76bar，最大流量为23700l/min。阀套与阀体采用间隙配合，阀套两段下部通过挡块及一颗定位螺栓与阀体连接定位，见图1。FC20000主配压阀是通过流量来控制操作液压系统的。主配压阀阀芯两端油盘面积不一样，常通压力油的右端小，通伺服比例阀控制油的左端大。伺服阀接受由调速器电气调节柜±10VDC，4~20mA电信号，电信号作用于线圈，推动伺服阀阀芯动作。伺服阀阀芯的动作控制主配压阀左侧接通压力油或者回油同时控制油流量的大小就可以控制主配动作，从而控制接力器的开启与关闭；紧急停机时主配压阀左侧控制腔通回油，在右端压力油作用下，主配压阀关机腔接通压力油，实现紧急停机。
2.故障介绍
故障前，机组带520MW负荷运行，导叶开度71.1%，在从520MW向540MW负荷调整中，机组功率升至530MW左右开始下降，相关人员到达调速器控制柜时，负荷已降至200MW，立即将调速器控制方式切至现地/手动，A套调节器切至B套运行。但仍未稳住负荷下降趋势，直到逆功率保护动作停机，整个过程持续约220秒。事后对故障主配压阀分解检查，确定故障停机是由于主配压阀阀套和阀芯卡塞后导致限位螺栓断裂脱落，阀套相对阀体向开腔移动后发生的。主配压阀阀芯相对阀套向关导叶方向移动至全关位置附近并卡死，见图2。此时阀芯将主配压阀开导叶侧油口与压力油的油路阻断，而关导叶侧油口少量打开并与压力油相通，压力油通过关导叶侧油口不断接入接力器关腔，导叶开度不断减小，直至导叶开度为零导致负荷从530MW下降到零，逆功率保护动作停机。
3.故障停机原因判断
机组负荷下降过程中，调速器控制系统报“液压故障”、“机组功率反馈故障”等信号。结合故障前后机组运行工况，经查看事件发生时监控系统的历史数据与事件记录，初步判断停机原因为主配压阀异常导致。为准确分析故障原因，对调速器调节柜、A/B套伺服比例阀、主配移动传感器、接线情况检查未发现异常。之后，在调速器伺服比例阀SV1、SV2进行拆卸前，进行了伺服比例阀输出电压测量与波形录制，测量SV1电压21.58V，震荡频率2.74Hz，SV2电压21.72V，震荡频率2.9Hz。对全部电磁阀电阻值进行了测量，如下：伺服比例阀SV1电阻值3.4Ω、伺服比例阀SV2电阻值3.5Ω，切换阀EV1电阻值20.4Ω，自复中电磁阀EV2电阻值20.5Ω，手动阀EV3电阻值20.8Ω，EV4电阻值20.7Ω，EV5电阻值20.5Ω，急停阀EV6电阻值20.8Ω，以上参数均未发现异常。伺服比例阀SV1、SV2进行拆卸检查，阀芯、阀体连接部分未发现异常。对伺服比例阀SV1、SV2回装完毕后，通过调速器机械控制柜的纯手动操作把手，进行导叶开度“增加、减少”操作，现场发现调速器接力器未发生移动，但主配压阀阀芯能移动，且移动声音异常，进一步确认主配压阀内发生了故障。
4.主配压阀故障原因分析
根据对主配压阀的分解，发现主配压阀关导叶侧阀套与阀体间锁定螺栓断裂，同时发现阀套向开导叶侧移动了13mm，将主配压阀端盖打开，发现阀套非工作面和端盖内部有锈蚀，阀套限位螺栓无松动，阀套内表面未发现明显拉伤痕迹，用手推动阀芯在中位附近小幅移动，未发现明显卡塞，但往全开、全关位置附近移动均有卡塞现象，据此可判断故障停机的直接原因是主配阀套锁定螺栓断裂，由于主配压阀在厂内制造时主配内壁残留的铁锈剥落或其他杂质遗留、阀芯与阀套制造及装配存在偏差、阀套锁定螺栓强度低，导致阀套锁定螺栓断裂。具体原因分析如下：
a）油质影响对故障主配压阀分解检查时，未发现阀芯与阀套间有明显划痕，阀内也未见异物，经三次油质化验均合格，故可排除油中杂质导致阀芯卡塞致使螺栓断裂的可能性。
b）阀芯卡塞可能是主配压阀内壁的残留铁锈剥落或其他异物和杂质，进入阀套内导致阀芯卡塞，在分解主配时发现其内腔壁残留有大面积锈蚀，且分解新主配时同样存在出厂遗留的锈蚀；也可能是阀芯与阀套制造及装配存在偏差，导致在全开全关位置卡塞，但由于无主配制造装配的数据，现场又难以测量，故实际配合间隙无法得知，但阀芯在全关、全开位置存在卡塞的事实，故存在这种可能性；也可能是主配阀体微量变形导致阀芯卡塞。
c）阀套锁定螺栓可能存在质量缺陷或设计的强度偏低，运行过程中受力拉断。
5.对策及预后措施
针对此次故障，我们立即将机组转检修，同时联系厂家提供主配压阀备品，现场同步进行调速器系统的全面检查与故障配压阀的拆除更换工作。为避免类似事故重演，选择合适时机对剩余机组主配压阀进行分解检查，消除隐患；并请厂家对该型号主配压阀结构安全性进行复核，特别是主配阀芯与阀套的配合间隙；对主配压阀动作情况重点监视并做好记录；对故障主配压阀的故障原因进行专题分析，给出后续检修维护建议，并提供更全面的技术文件。
6.结语
主配压阀作为调速器系统的核心部件，日常应重点运行维护，发现缺陷隐患应及时处置，以便调速器系统及时、准确执行调整指令，避免影响电力安全生产。
参考文献：
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[3]周泰经，吴应文.水轮机调速器实用技术[M]，北京：中国水利水电出版社，2010
[4]李鹏，王鑫，陈磊.三峡700MW水轮发电机组调速器液压系统的运行经验[J].大电机技术，2012（4）
作者简介：
宋金辉（1986.8-），男，四川成都人，助理工程师，本科学位，单位：雅砻江流域水电开发有限公司，研究方向：水电站运行管理和技术研究工作。