ECS956型6.6kV應(yīng)急柴油發(fā)電機調(diào)速器綜合報警案例分析

陳耀明 盧鶴敏 翟常營 王惇 高啟祥

摘要： 調(diào)速器作為應(yīng)急柴油機的核心控制部分。調(diào)速器故障是柴油機的典型疑難故障。為此，以某核電廠因廢棄渦輪增壓器轉(zhuǎn)速傳感器故障導(dǎo)致調(diào)速器ECS956綜合報警為例，簡要說明了渦輪增壓器控制回路工作原理，對調(diào)速器綜合報警的產(chǎn)生原因及解決措施進行了分析，并對該故障報警原因排查提出了有效的解決思路。

關(guān)鍵詞：應(yīng)急柴油發(fā)電機; 調(diào)速器綜合報警 ;廢氣渦輪增壓器;傳感器異常

1故障背景

某核電4號機組大修A列柴油機再鑒定軟啟動空載試驗期間，觸發(fā)“500UC5 ECS COMMON ALARM” 調(diào)速器綜合報警，以下簡稱“500UC5”，該綜合報警產(chǎn)生的原因存在多樣性，給該報警的排查和處理帶來了難度。維修人員針對此故障報警進行了排查分析，初步診斷為B3渦輪增壓器怠速高導(dǎo)致。

2渦輪增壓器控制回路簡介

渦輪增壓器的投退由ECS調(diào)速器控制，其包含主ECS調(diào)速器和備ECS調(diào)速器。主/備ECS調(diào)速器通過接收渦輪增壓器轉(zhuǎn)速傳感器轉(zhuǎn)速信號，投退350UC渦輪增壓器切換電磁閥（每個轉(zhuǎn)速傳感器有兩組輸出通道，分別送到主/備ECS調(diào)速器，正常情況下主備通道測量值應(yīng)一致），電磁閥投入后，壓縮空氣進入并推動渦輪增壓器進氣擋板打開，依次逐級投退（A1，A2）/B1/B2/B3五組渦輪增壓器，其中A1/A2渦輪增壓器通過一個電磁閥V1控制，在柴油機啟動后打開[1]。渦輪增壓器控制回路相關(guān)示意圖見圖1。

3故障分析

3.1 讀取報警信息

查看靜態(tài)下ECS內(nèi)部報警信息為 “150，HI IDLE SPEED ETC B3”，該報警含義為渦輪增壓器B3怠速高[1]。

3.2 故障原因初步分析

報“500UC5”調(diào)速器綜合報警的原因為存在“HI IDLE SPEED ETC B3 ”-渦輪增壓器B3怠速高報警。柴油機空載啟動后只有A1/A2啟動，功率增加時，增壓器B1、B2、B3按預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速逐級開啟，功率降低時，增壓器B3、B2、B1按預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速逐級關(guān)閉[1]。空載運行時B3渦輪增壓器應(yīng)不投入，轉(zhuǎn)速應(yīng)為零，導(dǎo)致渦輪增壓器B3怠速高報警出現(xiàn)的可能原因為：

1）渦輪增壓器350UC電磁閥切換閥組中V4電磁閥漏氣推動渦輪增壓器擋板導(dǎo)致廢氣進入，推動渦輪增壓器動作產(chǎn)生轉(zhuǎn)速;

2）渦輪增壓器廢氣進氣擋板卡澀導(dǎo)致廢氣進入，推動渦輪增壓器動作產(chǎn)生轉(zhuǎn)速;

3）渦輪增壓器轉(zhuǎn)速傳感器異常導(dǎo)致虛假轉(zhuǎn)速信號;

4）ECS內(nèi)部處理模塊及轉(zhuǎn)速信號通道異常。

3.3靜態(tài)下檢查

3.3.1 V4電磁閥漏氣排查

手動模擬渦輪增壓器B3的控制電磁閥V4動作，觀察到B3渦輪增壓器的執(zhí)行機構(gòu)能夠正確動作，同時手動模擬V1，V2，V3動作時渦輪增壓器A1/A2/B1/B2執(zhí)行機構(gòu)動作情況，經(jīng)對比無明顯異常;利用檢漏液對350UC電磁閥切換閥組和渦輪增壓器傳動連桿等部分進行漏氣檢查，排查過程中發(fā)現(xiàn)了B3渦輪增壓器對應(yīng)的V4電磁閥有輕微泄露現(xiàn)象，緊固后再用檢漏液檢查該漏氣點消失，其他無異常。

3.3.2 廢氣渦輪增壓控制擋板板檢查

1）手動動作檢查B3廢氣渦輪控制擋板：擋板動作正常，閥板動作聲音正常;

2）在閥軸和連桿上做標(biāo)記，動作過程中標(biāo)記未錯位，連桿和閥軸連接正常;

3）經(jīng)查詢設(shè)備結(jié)構(gòu)資料，閥軸和閥板為花鍵連接，連接可靠;

4）對狀態(tài)正常的B1/B2廢氣渦輪控制閥板進行檢查，動作正常，動作情況和B3基本一致。B3廢氣渦輪增壓控制擋板未見明顯異常。

3.3.3 B3渦輪增壓器轉(zhuǎn)速通道檢查

1）轉(zhuǎn)速傳感器出線至端子箱電纜經(jīng)外觀檢查無異常，絕緣符合要求;

2）對B3渦輪增壓器轉(zhuǎn)速傳感器主備通道進行直阻測量，測量結(jié)果如下，理論值為320-410Ω[2]，未見明顯異常;

3）進行轉(zhuǎn)速傳感器通道檢查，排除通道或ECS內(nèi)部卡件處理問題：

對調(diào)速器端子箱至調(diào)速器的主備通道、轉(zhuǎn)速傳感器航空插側(cè)至調(diào)速器的主備通道進行驗證，利用Hz信號模擬轉(zhuǎn)速信號驗證1Hz對應(yīng)60rpm關(guān)系，經(jīng)檢查通道無異常，ECS內(nèi)部卡件無異常，通道檢查數(shù)據(jù)見表2。

3.3.4分析小結(jié)

分析1：V4電磁閥有輕微泄露現(xiàn)象，若電磁閥存在泄漏且達到一定程度，則可能導(dǎo)致渦輪增壓器廢氣進氣閥門存在微小開度，從而導(dǎo)致渦輪增壓器存在真實轉(zhuǎn)速，現(xiàn)場已進行處理，微漏現(xiàn)象消失，待起機驗證。

分析2：B3廢氣渦輪增壓器連桿和閥軸連接正常，閥軸和閥板為花鍵連接，連接可靠，對比正常狀態(tài)的B1/B2動作情況，B3不存在機械損壞。

分析3：通過模擬渦輪增壓器轉(zhuǎn)速信號，由采集到的轉(zhuǎn)速可知，頻率與轉(zhuǎn)速對應(yīng)關(guān)系為1Hz=0.06krpm，滿足設(shè)計要求，通道無異常，ECS內(nèi)部卡件無異常。

故障原因第二次判斷：通過以上分析，導(dǎo)致此次報警原因存在如下幾種情況，B3渦輪增壓器對應(yīng)的V4電磁閥有輕微泄露現(xiàn)象及轉(zhuǎn)速傳感器異常等，需進一步分析驗證。

3.4起機檢查

3.4.1空載試驗檢查

就地手動軟啟動應(yīng)急柴油機進行空載試驗，試驗過程中再次出現(xiàn)“HI IDLE SPEED ETC B3”報警，試驗過程中錄取渦輪增壓器B3主備轉(zhuǎn)速傳感器通道波形進行對比，見波形見圖2。 經(jīng)波形分析：1）B3渦輪增壓器轉(zhuǎn)速傳感器主通道轉(zhuǎn)速波形（波形0-深藍色）運行一段時間后出現(xiàn)波動轉(zhuǎn)速，備通道轉(zhuǎn)速波形（波形1-紫色）全程無轉(zhuǎn)速。2）若V4電磁閥漏氣問題，經(jīng)處理后再次啟機后，B3渦輪增壓器主備通道應(yīng)全程啟應(yīng)無轉(zhuǎn)速;3）若密封擋板不嚴(yán)，B3渦輪增壓器主備通道應(yīng)全程存在轉(zhuǎn)速，不符合;4）若僅僅B3渦輪增壓器主通道異常，運行一段時間后，產(chǎn)生轉(zhuǎn)速，符合波形現(xiàn)象。

綜上，報警為B3渦輪增壓器轉(zhuǎn)速傳感器主通道存在異常導(dǎo)致，需更換B3渦輪增壓器轉(zhuǎn)速傳感器后再次驗證。

3.5故障排查驗證

更換B3渦輪增壓器轉(zhuǎn)速傳感器后，再次進行空載試驗，錄取A2/B3渦輪增壓器轉(zhuǎn)速傳感器主備通道波形， B3渦輪增壓器轉(zhuǎn)速傳感器主備通道波形（波形）

0-藍色，波形1-紫色）均顯示無轉(zhuǎn)速，整個試驗過程中均未報出“HI IDLE SPEED ETC B3 ETB B3”報警，經(jīng)后續(xù)低功率及滿功率試驗驗證，報警消除。

4 結(jié)論及預(yù)防措施

綜上，渦輪增壓器B3轉(zhuǎn)速傳感器主通道異常觸發(fā)“500UC5 ECS COMMON ALARM”調(diào)速器綜合報警。對于調(diào)速器綜合報警處理建議：1）.讀取ECS內(nèi)部報警信息進行初步故障原因判定;2）、靜態(tài)下對回路檢查;3）、錄取柴油機運行時元件參數(shù)波形，結(jié)合工作原理完成故障進一步定位;

另外，為保障應(yīng)急柴油發(fā)電機的穩(wěn)定可靠運行也提出一點建議：MTU應(yīng)急柴油機ECS956調(diào)速器相關(guān)元件性能狀態(tài)可通過元件參數(shù)波形判斷，專業(yè)班組可通過定期監(jiān)視各元件參數(shù)波形，通過比對分析，及時識別系統(tǒng)功能或元件性能劣化趨勢，及時干預(yù)維修，避免6.6kV應(yīng)急柴油機計劃外不可用，提高核電廠安全性。

參考文獻：

[1] E531986/00E Engine Control System ECS 956/G with ETB 4FDocumentation Parts. [R] MTU Motoren - und Turbinen-Union Friedrichshafen GmbH， 2001.3.

[2] FQX42EOM000281A45SS Equipment operation and maintenance manual - Genset EDG. ShanxiNorth MTU Diesel Co.，Ltd，2010.09

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