步进式电机桨叶卡阻故障的分析与维修

步进式电机桨叶卡阻故障的分析与维修

近年来，随着国家发展的发展，对供电负荷的要求也越来越高，各种供电设备在发电生产中得到了广泛应用。轴流转桨式桨式水轮机,作为发电企业的主要设备,其工作状态以及故障率已经很大程度决定了电力生产安全和经济效益。而桨叶卡阻问题是该设备的主要故障之一,在早起使用调速电液转换器时,由于电液转换器对油质要求比较高,因此该故障频繁出现,在采用了步进式电机后,虽然得到了有效的改进,但是该故障也时有发生。一、桨叶开度过低导致成分无法开到机组内部并网发电时,机组调整负荷时,导叶开度变化,而桨叶不跟随导叶作协联变化的开度,卡阻在固定的开度不变。发生该现象的主要原因是桨叶在微机调速机向桨叶步进电机发送“开启”或“关闭”命令时无法将桨叶开度开关至协联关系的开度,机组无法在协联最优工况下运行。例如,广西西津水力发电厂的#3机组就出现过在水头能满足带满机组额定负荷情况下,在上位机给定机组负荷为60MW时,导叶开度已达到100%时,桨叶开度在21%时无法开至最大值24%,负荷无法带满至60MW。在发生桨叶发主卡阻时多次对有功负荷调节时仍然无法取得良好的效果,在将桨叶运行方式改由自动控制改至手动,手动“开启”或“关闭”桨叶,仍然无法将桨叶开度“开启”或“关闭”至协联关系的开度。在正常的试验中我们可以看到,机组在停机、空载或低负荷运行时,桨叶可以通过手动操作开启,在自动开机带负荷的全过程中,机组桨叶没有固定卡阻在某个开度,其桨叶开度与导叶开度相协联的关系;在发生卡阻的时候,转轮体操作油管的开腔及闭腔压力分别为2.5MPa和0MPa,由于桨叶一直达不到与导叶开度相协联的开度,微机调速器将一直给桨叶步进电机“开启”或“关闭”的信号,调速器主配压阀继续操作开闭桨叶,压油装置的油压下降迅速,压油泵启动频繁,有时压油泵无法停止,严重时甚至于会引起低油压事故停机。二、桨叶的关腔压力从上面的故障情况以及试验的结果,我们可以看到,只有在机组所带负荷达到一定的数值后,桨叶才会出现卡阻现象。这时候桨叶所承受的水压力是一定的,桨叶处采用悬臂梁结构,在一定的水压力下,铜套和桨叶轴之间的压力也逐渐增大,因此初步判断为叶片轴处的铜套严重磨损或烧损。由于桨叶操作回油油路中,桨叶关强压力表安装在调速器主配压阀的前面,这样的情况下,如果调速其主配卡阻,桨叶的关腔压力就不能是0MPa。通过分析可以再次将桨叶卡阻的部位认定为操作油管或者转轮体内部的操作机构。三、桨叶操作卡阻故障的认定在充分研究了转轮体的结构及工作原理,结合上述桨叶卡阻现象以及对于该现象的初步分析,经过仔细全面的分析和研究,可以认定造成桨叶操作卡阻故障的因素有以下几个方面:1.机组带负荷过在经过长期的运转后,个别桨叶轴的大小铜套内径由于磨损造成了与设计值的偏离,当机组所带负荷达到一定数值时,铜套内径上的磨损程度随着桨叶悬臂梁结构所承受的水压力越来越严重。本应为0.7~1.15mm的桨叶和转轮体轮毂之间的间隙也在减少,特别严重的地方甚至产生了接触摩擦,造成了桨叶开启时的阻力的增大。2.桨叶的密封性能润滑油油质,对于减小桨叶操作时的摩擦阻力有很大的影响。但是随着使用时间的增长,桨叶盘根老化情况也日趋严重,其密封效果也越来越差,较多的水和杂质进入了转轮体内,润滑油乳化变质的情况日趋严重,导致转轮体内腐朽生锈的部位逐渐增多,脱落的锈蚀物以及水中的杂质共同导致了铜套的磨损,增大了桨叶操作时的摩擦阻力。3.维修、维护过程中的转动在叉头与小轴之间加装定位销的主要目的是为了防止两者之间的转动造成磨损。在设计初期,从理论上得到的结论认为这种转动幅度很小。但是,应用到实践中,在维修、维护过程中取出的定位销经常会出现形变的现象,因而可以确定这种转动是存在的,而且从定位销的形变幅度上可以推测出造成这种形变的剪切力较大,是不容忽视的。因而可以认定,该定位销的存在阻碍了叉头和耳柄之间的联动,这也是造成了桨叶卡阻的一个因素。4.桨叶的水作用力叶片上水力矩的分布直接受到叶片枢轴对叶片的位置的影响。在桨叶开度较大时,从操作油管处的压力表的读数可以看到,在桨叶上有较大的使桨叶向关闭方向作用的水力矩存在。在油压促使桨叶向开启方向运动时,水力矩却在促使桨叶向关闭方向运动,此时的水力矩成为桨叶转动的阻力。通过上述分析可以知道,上述的任意一个因素都可能会导致桨叶卡阻现象的发生。当所有这些因素共同发生时,桨叶卡阻现象将无可避免,在造成了生产效率降低的同时,也增加了生产的安全隐患。四、如果桨叶卡块阻止，运行对策出现桨叶卡阻现象时,要立刻到现场检查机组微机调速机和压油装置的运行情况,准确判断故障并迅速进行处理,避免事故的发生。1.有利于油压力的自动控制系统也是一种多操作次数首先把桨叶改为手动控制,等压油装置油压正常后改回自动控制,采用在监控上位机大幅度降负荷后迅速增加负荷,多操作几次,有时可以在监控上位机给定超过额定值,在负荷到达至额定值时,再把给定至额定值(调整过程注意压油装置油压变化情况),观察油压下降情况根本好转时停止操作。如果真正的桨叶卡阻严重时,经操作无效后,应按当时水头关导叶的开度给定负荷,使导叶开度与桨叶开度相协联的关系,必要时考虑申请停机处理。2.当一台机组严重摇晃时3.当桨叶卡阻止操作员安全时，威胁到设备的安全五、程装准备及将油质合格打造成规定对于安装到位的机组,改变叶片枢轴位置是不现实的,因此,如果要解决卡阻问题,只能着手于减少摩擦力矩,针对上面的分析结果,可以从如下几个方案入手。研磨叶片轴的大小铜套(φ680、φ250),磨去划痕高点。将加装在叉头与小轴之间所有的定位销取消,并认真将孔周围的毛刺打磨光滑,以减少接触摩擦。打磨处理转轮体内及操作油管处的锈蚀部分。在解体后对包括大小铜套内径及桨叶轴外径、转臂与推力铜套间隙、活塞杆外径及其铜套内径等在内的转轮体关键部位的相关配合尺寸要认真校对,确保符合规程要求,在回装前要再次进行复核。针对润滑油油质变差的情况,要讲桨叶密封更换掉,同时对于各密封件的质量和安全工艺要仔细检查,杜绝水进入转轮体中,将润滑油全部更换,以确保油质合格。在回装后需要对转轮体进行低油压试验,最低的实验压力为0.5MPa,在此压力下桨叶可以正常动作,并没有异常现象发生。六、日常维护手段出现故障的维修工作是保证机组生产运行的有效手段,但是仅仅靠提高维修水平是不够的,因此,要想防微杜渐,科学有效的日常维护、检查等手段是十分必要的,因此有必要对日常的小修常规项目进行调整。定期对机组进行低油压试验,设定试验压力为0.5MPa,对桨叶有无爬升和拒动现象进行检查