摘要：文章對(duì)HGS-H微機(jī)型電液調(diào)速器位移傳感器故障情況進(jìn)行了分析，并針對(duì)故障產(chǎn)生的原因，提出解決的措施，在提高機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行方面將具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：位移傳感器；故障分析；HGS-H型調(diào)速器

中圖分類號(hào)：TM921 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）07-0073-02

HGS-H微機(jī)型電液調(diào)速器，適用于大、中型混流式水輪發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)調(diào)節(jié)和自動(dòng)控制系統(tǒng)中。李家峽水電站先后將各臺(tái)機(jī)組調(diào)速器反饋機(jī)構(gòu)由原來的機(jī)械反饋式改為電氣量反饋，即鋼絲繩反饋改為位移傳感器。反饋位移傳感器采用先進(jìn)的MTS-R型位移傳感器，MTS-R型位移傳感器按接線方式不同分為兩種：一種為插頭式，一種為直接接線；插頭式在運(yùn)行一段時(shí)間后，存在故障情況，后經(jīng)過改進(jìn)為直接接線形式，經(jīng)過長時(shí)間運(yùn)行未發(fā)生故障異常。下面以李家峽電站4號(hào)機(jī)曾出現(xiàn)的調(diào)速器故障情況對(duì)MTS-R型位移傳感器插頭式與直接接線式的區(qū)別進(jìn)行分析。

1 李家峽電站4號(hào)機(jī)調(diào)速器故障情況

4號(hào)機(jī)正常運(yùn)行中，監(jiān)控打出“4G調(diào)速器電氣故障、4G調(diào)速器切手動(dòng)、4G有功調(diào)節(jié)退出、4G調(diào)速器開機(jī)準(zhǔn)備指示、4G有功可調(diào)復(fù)歸”信息。中控上位機(jī)4號(hào)機(jī)有功負(fù)荷給定與實(shí)發(fā)值均自動(dòng)變?yōu)?00MW且有功可調(diào)自動(dòng)退出，現(xiàn)地檢查4號(hào)機(jī)電調(diào)柜顯示導(dǎo)葉開度53%、電氣開限53%、4號(hào)機(jī)有功負(fù)荷420MW。查詢電調(diào)故障信息為：A/B通道“導(dǎo)葉反饋信息故障”信息，A/B通道均故障退出，4號(hào)機(jī)機(jī)調(diào)柜顯示導(dǎo)葉開度118%且有跳變現(xiàn)象，4號(hào)機(jī)水車室檢查接力器行程660mm，對(duì)導(dǎo)葉位移傳感器外觀檢查未見異常。手動(dòng)減4號(hào)機(jī)有功負(fù)荷至350MW后，4號(hào)機(jī)電調(diào)柜導(dǎo)葉開度與電氣開限均為75.35%、機(jī)調(diào)柜導(dǎo)葉開度顯示為76%；4號(hào)機(jī)調(diào)速器旁定點(diǎn)監(jiān)視，期間配合檢修人員將調(diào)速切自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整負(fù)荷多次，仍出現(xiàn)以上現(xiàn)象。

2 MTS-R型位移傳感器的結(jié)構(gòu)及原理

MTS-R型位移傳感器按接線方式不同分為兩種：一種為插頭式，一種為直接接線。4G調(diào)速器故障前所用為插頭式位移傳感器。兩種傳感器除接線方式外其他部分都相同。位移傳感器主要由一條鐵磁材料的測量感應(yīng)元件，一般被稱為“波導(dǎo)管”，一個(gè)套在測桿上（波導(dǎo)管）的非接觸的可以移動(dòng)的磁環(huán)（永磁鐵）和電子倉組成。測桿內(nèi)裝有磁致伸縮線（波導(dǎo)絲）。工作時(shí)，傳感器電子倉內(nèi)的控制模塊向磁致伸縮線（波導(dǎo)絲）施加激磁電流脈沖，電流脈沖（即“詢問信號(hào)”）由傳感器送出，在通過波導(dǎo)管時(shí)電流脈沖周圍產(chǎn)生電磁場，當(dāng)與套在波導(dǎo)管上的永磁鐵的磁場相交的瞬間，波導(dǎo)管產(chǎn)生“磁致伸縮”效應(yīng)，使波導(dǎo)絲扭轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)波以一定的速度向兩邊傳播，向傳感器末端傳播的應(yīng)力波被阻尼元件吸收，而向激勵(lì)端傳播的信號(hào)被回波信號(hào)拾取裝置所接收。計(jì)量出發(fā)射電流脈沖與接收到應(yīng)力波的時(shí)間間隔，即可計(jì)算出永磁鐵的準(zhǔn)確位置，從而達(dá)到位移測量的目的。這個(gè)過程是連續(xù)不斷的，所以每當(dāng)活動(dòng)的永磁鐵被帶動(dòng)時(shí)，新的位置很快就會(huì)被感測出來。由于輸出信號(hào)是一個(gè)真正的絕對(duì)值，而不是比例的或需要再放大處理的信號(hào)，所以不存在信號(hào)漂移或變值的情況。

綜上所述我們得知，MTS-R型位移傳感器主要由三部分組成：波導(dǎo)管部分、永磁鐵部分和電子倉部分。

3 應(yīng)用故障排除法來進(jìn)行故障分析

永磁鐵部分：這部分成V字型套在波導(dǎo)管上，且與波導(dǎo)管不接觸，永磁鐵上部與調(diào)速器推拉桿直接相連。機(jī)械方面發(fā)生故障時(shí)可以很直觀發(fā)現(xiàn)。根據(jù)現(xiàn)場檢查未發(fā)現(xiàn)明顯故障點(diǎn)。磁場方面，由于是永磁鐵它的磁場是恒定的，所以發(fā)生故障的可能可以忽略。

電子倉部分：這部分可以說是整個(gè)傳感器的“大腦”部分，它主要由激磁電路模板和回波拾取裝置等部件組成，激磁電源的接入（插座）在電子倉頂部，如果是激磁電路模板和回波拾取裝置發(fā)生故障，會(huì)直接導(dǎo)致位移傳感器失靈，導(dǎo)致調(diào)速器反饋消失，而此次調(diào)速器在故障前位移傳感器工作正常，說明激磁電路模板和回波拾取裝置發(fā)生故障的可能可以排除。上面提到先前4G調(diào)速器位移傳感器電源接入為插頭接入式，而插座就在電子倉頂部，如果發(fā)生插頭松動(dòng)或接觸不良現(xiàn)象導(dǎo)葉開度指示會(huì)產(chǎn)生跳變，從而發(fā)生負(fù)荷突變現(xiàn)象。能導(dǎo)致插頭松動(dòng)或接觸不良現(xiàn)象發(fā)生的因素，一般為工作環(huán)境振動(dòng)較大，或者工作環(huán)境較臟。但是根據(jù)故障現(xiàn)象我們可以看到，4G在負(fù)荷350MW增至400MW時(shí)發(fā)生故障的，而350MW以下的負(fù)荷調(diào)整是正常的，也就是說故障點(diǎn)是固定的。若是插頭松動(dòng)造成的，那故障點(diǎn)就應(yīng)該是隨機(jī)性不固定的，所以從這一點(diǎn)分析出電子倉部分出現(xiàn)故障的可能可以排除。

波導(dǎo)管部分：這部分是整個(gè)裝置核心部分，它是由鐵磁材料做出的測量軌道和內(nèi)部裝設(shè)的波導(dǎo)絲及末端的阻尼元件等部分組成。外部鐵磁測量軌道出現(xiàn)故障，一般為安裝變形或劃傷斷裂，這些故障點(diǎn)可以很直觀發(fā)現(xiàn)，但現(xiàn)地檢查未見異常所以可排除故障發(fā)生的可能。波導(dǎo)管內(nèi)部裝有波導(dǎo)絲，波導(dǎo)絲的材質(zhì)為鐵鎳合金，材質(zhì)特性較脆，輸出形式/工作電壓：4～20MADC/+24VDC±10%。從此次故障現(xiàn)象得知：4G負(fù)荷從350MW增至400MW時(shí)故障發(fā)生，350MW負(fù)荷位移傳感器測量到的輸出電流為17MA左右，也就是說故障點(diǎn)在輸出電流17MA至20MA之間，此時(shí)，位移傳感器插頭松動(dòng)，4G現(xiàn)地檢查負(fù)荷實(shí)發(fā)為420MW，這說明4G負(fù)荷到額定時(shí)位移傳感器未測得輸出上限電流20MA，由此得到結(jié)論4G調(diào)速器在從350MW增負(fù)荷至400MW過程中，反饋位移傳感器在測得17MA的輸出電流以后就接收不到回波電流信號(hào)，而此時(shí)的調(diào)速器也只有350MW負(fù)荷的反饋量，但這時(shí)的電調(diào)功率給定為400MW，所以調(diào)速器仍向開方向繼續(xù)開導(dǎo)葉，當(dāng)實(shí)發(fā)與給定不符，功率變送器故障調(diào)速器切手動(dòng)運(yùn)行，同時(shí)導(dǎo)葉開至最大負(fù)荷帶至420MW。

4 采取的措施

在故障發(fā)生后，及時(shí)手動(dòng)降負(fù)荷至350MW以下，并將中控上位機(jī)有功調(diào)節(jié)退出，保證4G在350MW以下運(yùn)行?，F(xiàn)4G調(diào)速器位移傳感器已更換為直接接線式，避免了插頭松動(dòng)和脫落的隱患。此種故障情況也未再發(fā)生，從根本上解決了位移傳感器插頭松動(dòng)造成機(jī)組負(fù)荷突變的情況。

作者簡介：高建宏（1971—），男，甘肅人，青海黃河上游水電開發(fā)有限責(zé)任公司李家峽發(fā)電分公司工程師，研究方向：水電站運(yùn)行。endprint