塔式光热电站定日镜液压跟踪调节结构故障分析及处理方法

塔式光热电站定日镜液压跟踪调节结构故障分析及处理方法

王晓兵

中国绿发投资集团有限公司青海分公司 青海省 810000

摘要：本文首先阐述了塔式光热电站定日镜液压跟踪调节结构故障分类及诊断，接着分析了液压跟踪调节结构故障的处理。希望能够为相关人员提供有益的参考和借鉴。

关键词：塔式光热发电；定日镜；液压跟踪调节结构常见故障；应对措施；处理方法；

引言：

塔式光热电站定日镜镜面驱动方式主要分为电驱动和液压驱动两种，某光热电站因大镜面设计和追踪精度要求，采用液压驱动方式，采用变频电机驱动微型定量柱塞泵为驱动系统提供压力源。共有三个液压油缸进行调节，其中一个液压油缸负责镜面俯仰调节，剩余两个液压油缸负责镜面水平调节。在定日镜水平调节时，镜面的水平面偏转角度是通过旋转编码器以机械零点为基准点测量得出的，该角度既是定日镜跟踪太阳的重要参数，又是调节液压油缸的位置依据。若在定日镜运行过程中出现定日镜跟踪调节故障，将会增加备件成本和检修维护费用，给电站带来较大经济损失。在电站运行过程中，不仅要解决和避免这些问题，还需要使用快速有效的方法进行解决，确保电站稳定安全运行。定日镜跟踪调节的日常维护应该严格符合标准要求，同时，有必要提高操作和维护检修技术人员的专业知识水平，使他们能够具有系统的维护检修能力，保证设备可以安全运行。

1 定日镜液压跟踪调节结构故障诊断及处理

1.1 液压跟踪调节结构方位角度测量元件故障诊断及处理

塔式光热电站定日镜方位角度测量一般采用绝对式编码器，绝对式编码器的每一个位置对应一个确定的数字码，因此它的示值只与测量的起始和终止位置有关，而与测量的中间过程无关。绝对编码器由机械位置决定的每个位置的唯一性，它无需记忆，无需找参考点，而且不用一直计数，什么时候需要知道位置，什么时候就去读取它的位置。
    编码器故障诊断及检修方法：库伯勒编码器本身故障是指库伯勒编码器本身元器件出现故障，导致其不能产生和输出正确的波形，这种情况下需更换库伯勒编码器或维修其内部器件；库伯勒编码器连接电缆故障，这种故障出现的几率最高，维修中经常遇到，应是优先考虑的因素。通常为库伯勒编码器电缆断路、短路或接触不良，这时需更换电缆或接头。还应特别注意是否是由于电缆固定不紧，造成松动引起开焊或断路，这时需卡紧电缆；库伯勒编码器电缆屏蔽线未接或脱落，这会引入干扰信号，使波形不稳定，影响通信的准确性，必须保证屏蔽线可靠的焊接及接地；库伯勒编码器安装松动，这种故障会影响位置控制 精度，造成停止和移动中位置偏差量超差，甚至刚一开机即产生伺服系统过载报警，请特别注意；光栅污染，这会使信号输出幅度下降，必须用脱脂棉沾无水酒精轻轻擦除油污。

值得注意的是库伯勒编码器安装时需要根据现场环境和实际运行工况进行安装，考虑到定日镜清洗周期和下雨、沙尘等特殊天气的影响，安装时若安装条件允许，将编码器进行倒立安装，这样方可有效避免因水和沙尘对编码器造成的损坏，安装时若条件不允许，需提前对编码器进行防水防尘设计，以规避环境对编码器造成的损坏，节约后期备件和维护成本。

1.2 定日镜机械零点故障诊断及处理

某塔式光热电站因大镜面设计和追踪精度要求，采用液压驱动方式，本驱动装置采用变频电机驱动微型定量柱塞泵为系统提供压力源，变频电机分别在高频和低频状态下工作，以应对定日镜的快速和慢速运动。通过主回路的电磁换向阀控制泵源向驱动供油。由于定日镜水平方向上的驱动由两只油缸来完成，那么不可避免的，在运动过程中，其中一只油缸必然会经过一个伸缩动作的切换，在切换过程中方位角度的机械零点位置至关重要，将直接影响能否切换成功，若未在切换点出现切缸将直接导致下旋转耳轴断裂，造成定日镜严重故障，所以定日镜机械零点调整十分重要，准确测量判断并恢复定日镜机械零点，保证定日镜切缸点的准确性，规避定日镜故障，同时为定日镜已出现的故障修复提供最直接的参考，提高故障处理速度。

1.3 液压调节系统故障诊断及处理

1.3.1 柱塞泵故障诊断

变频电机驱动微型定量柱塞泵为液压调节系统的动力源，柱塞泵的运行好坏直接关系到液压调节系统的运行，常见故障诊断方法如下：

了解设备运行状况。其中包括：液压系统工作是否正常；液压泵有无异常现象；液压油检测清洁度的时间及结果；滤芯清洗和更换情况；发生故障前是否对液压元件进行了调节；是否更换过密封元件；故障前后液压系统出现过哪些不正常现象；过去该系统出现过什么故障，是如何排除的等，逐一进行了解；看液压系统压力、速度、油液、泄漏、振动等是否存在问题；听液压系统声音：泵的噪声及异常声；判断液压系统工作是否正常；根据液压系统原理图分析液压传动系统出现的故障，找出故障产生的部位及原因，并提出排除故障的方法。结合动作循环表对照分析、判断故障就很容易了；液压系统障的部位，这就是用逻辑分析的方法查找出故障。为了便于应用，故障诊断专家设计了逻辑流程图或其它图表对故障进行逻辑判断，为故障诊断提供了方便。

1.3.2 柱塞泵故障分析及处理

柱塞泵故障主要分为泵不输油和泵噪声大两大类，泵不输油主要表现在泵不转、泵反转和泵不吸油，其主要原因有电机故障、电气线路及元件故障、电动机发热跳闸、泵出口单向阀装反或阀芯卡死而闷泵、配合间隙太小、装配质量差、柱塞头部卡死、油液太脏、油温过高使零件热变形、泵吸油腔进入脏物卡死泵轴内部折断、油箱油位过低和油粘度太高，处理方法主要有检查变频器并排除故障、检修或更换电动机、过滤或更换油液、检查油箱油量并加油至油位线、拆开清洗并在吸油口安装吸油过滤器、合理选配间隙，泵噪声大主要表现在吸空现象严重、吸入气泡、液压泵运转不良和泵安装不良，其主要原因有吸油过滤器有部分堵塞阻力大、吸油位置太高或油箱液位太低、泵和吸油管口密封不严、油的粘度过高、油箱上空气过滤器堵塞、液中溶解一定量的空气、管道内或泵壳内存有空气、泵内柱塞单元破损或磨损，处理方法主要有清洗或更换过滤器、降低泵的安装高度或提高液位高度、检查连接处和结合面密封并紧固、按要求选用油的粘度、清洗或更换空气过滤器、进行空载运转，排除空气。

1.3.3 液压缸故障分析与故障处理

液压缸故障主要分为活塞杆不能动作、速度达不到规定值、液压缸产生爬行、缓冲装置故障和有外泄漏。一、活塞杆不能动作主要表现在压力不足和压力己达到要求但仍不动作，压力不足主要原因有油液未进入液压缸（换向阀未换向恶化系统未供油）、虽有油，但没有压力（泵或溢流阀有故障；内部泄漏严重，活塞与活塞杆松脱，密封件损坏严重）、压力达不到规定值（密封件老化、失效，密封圈唇口装反或有破损，系统调定压力过低，溢流阀或泵有故障），力己达到要求但仍不动作主要原因有液压缸结构上的问题（无杆腔启动面积太小，进出油口被活塞或导向套堵塞）、活塞杆移动“别劲”（缸筒与活塞，导向套与活塞杆配合间隙过小，密封结构不合理，造成摩擦力过大）、 液压缸装配和安装不良（如活塞杆、活塞和导向套之间同轴度差，液压缸中心与主机安装中心不同心）、液压回路引起的原因（主要是液压缸背压油液未与油箱相通而产生背压，回油路上的调速阀节流口调节过小或连通回油的换向阀未动作），处理方法主要有检查换向阀未换向的原因并排除、检查管路是否畅通、检查泵或溢流阀的故障原因并排除、紧固活塞与活塞杆并更换密封件、换密封件并正确安装、重新调整压力至达到要求值、调整配合间隙调整密封结构、重新装配和安装，更换不合格零件。二、速度达不到规定值主要表现为内泄漏严重、脏物进入滑动部位、活塞移动时“别劲”和活塞在端部行程时速度急剧下降，主要原因有密封件破损严重、油的粘度太低、油温过高、油液过脏、防尘圈破损、装配时清洗不干净或带入脏物、加工精度差、缸筒孔锥度和圆度超差（活塞杆与活塞不同轴，活塞杆全长或局部弯曲，液压缸内孔直线性不良，缸内腐蚀、拉毛）、装配质量差（活塞、活塞杆与缸盖之间同轴度差，液压缸端盖密封圈压得太紧或过松）、缓冲调节阀的节流口调节过小、在进入缓冲行程时，活塞可能停止或速度急剧下降、固定式缓冲装置通流面积过小，处理方法主要有更换密封件、更换适宜粘度的液压油、过滤或更换油液、更换防尘圈、拆开清洗，更换无法修复的零件、按要求重新装配、调整密封圈、调节缓冲节流阀的开口度并能起到缓冲作用、适当加大通流面积。三、液压缸产生爬行主要表现为液压缸活塞杆运动“别劲”和缸内进入空气，主要原因有新液压缸、修理后的液压缸或设备停机时间过长的缸内有空气或液压缸管道中排气未排净工作油液中有空气进入、从缸到换向阀之间管道的容积比液压缸内容积过大工作时空气未排净，处理方法主要有空载大行程往复运动，直到把空气排完或在液压缸上考虑排气装置。四、缓冲装置故障主要表现在缓冲作用失灵、缓冲作用过度和缓冲行程段出现“爬行”，主要原因有活塞上密封件破损；缓冲调节阀处于全开状态惯性能量过大，缓冲时间过短；缓冲调节阀不能调节；单向阀处于全开状态或单向阀阀座封闭不严；缓冲头或缓冲套有伤痕；镶在缸盖上的缓冲环脱落；缓冲头锥面长度和角度不适宜；缓冲调节阀的节流口开口过小；在缓冲头与缓冲环之间有脏物；固定式缓冲装置缓冲头与衬套之间间隙太小；加工不良，如缸盖，活塞端面的垂直度不合要求，在全长上活塞与缸筒间隙不匀，缸盖与缸筒不同心：缸筒内径与缸盖中心线偏差大，活塞与螺帽端面垂直度不合要求造成活塞杆挠曲等；装配不良，如缓冲头与缓冲环相配合的孔有偏心或倾斜等，处理方法主要有更换密封件 ；调节到合适位置并紧固；应设计合适的缓冲机构；检查尺寸，更换锥阀芯或钢球，更换弹簧，并配研修复；更换新缓冲环；将节流口调节到合适位置并紧固；拆开清洗适当加大间隙，不合格的零件应更换；修去毛刺和清洗于净。五、有外泄漏，主要原因有装配不良（液压缸装配时端盖装偏，活塞杆与缸筒不同心，使活塞杆伸出困难，加速密封件磨损；密封件安装差错，如密封件划伤、切断，密封唇装反，唇口破损或轴倒角尺寸不对，密封件装错或漏装。）、密封件质量问题（保管期太长，密封件自然老化失效；保管不良，变形或损坏）、油的粘度过低（用错了油品；油液中渗有其它牌号的油液。）、油温过高（液压缸进出油口阻力太大，周围环境温度太高）、高频振动（紧固螺钉松动；管接头松动；安装位置产生移动）和活塞杆拉伤（防尘圈老化、失效侵入砂粒切屑等脏物；导向套与活塞杆之间的配合太紧，使活动表面产生过热，造成活塞杆表面铬层脱落而拉伤安装中有偏心力产生），主要处理方法有拆开检查、修复和更换。液压缸故障原因较为复杂，需提升维修技术人员的技能水平，日常做好维护保养，根据现场的实际情况，具体分析，逐项解决。

1.3.4 液压调节系统附件

液压系统附件主要包括主回路电磁阀、卸荷电磁阀、换向阀、单向阀、溢流阀、平衡块、阻尼器、高压软管、回油过滤器、空气滤清器等设备组成，除上述柱塞泵和液压缸故障外，液压系统附件的好坏也直接影响定日镜液压驱动，只有熟悉液压系统回路原理及液压系统附件功能作用，从现场实际出发，方可分析解决问题。

结束语：

塔式光热电站定日镜液压跟踪调节系统是驱动定日镜追日的动力源，液压跟踪调节系统的平稳运行直接影响着电站聚光集热系统的能量收集，从而影响发电量，调节系统内部的各种部件会影响他的工作效率，这就要求塔式光热电站在开发过程中应该关注液压跟踪调节系统的设备选型、设备性能和设备稳定性，在运行过程中要及时监督和检查，一旦发现问题及时维护，确保系统安全稳定运行。

参考文献：

[1]贾铭新.液压传动与控制.北京：国防工业出版社.2001.

[2]王春行.液压控制系统.北京.机械工业出版社，1999.

[3]李壮云，葛宜远.液压元件与系统.北京：机械工业出版社，2000.