ECS956型6.6kV应急柴油发电机调速器综合报警案例分析

陈耀明 卢鹤敏 翟常营 王惇 高启祥

摘要： 调速器作为应急柴油机的核心控制部分。调速器故障是柴油机的典型疑难故障。为此，以某核电厂因废弃涡轮增压器转速传感器故障导致调速器ECS956综合报警为例，简要说明了涡轮增压器控制回路工作原理，对调速器综合报警的产生原因及解决措施进行了分析，并对该故障报警原因排查提出了有效的解决思路。

关键词：应急柴油发电机; 调速器综合报警 ;废气涡轮增压器;传感器异常

1故障背景

某核电4号机组大修A列柴油机再鉴定软启动空载试验期间，触发“500UC5 ECS COMMON ALARM” 调速器综合报警，以下简称“500UC5”，该综合报警产生的原因存在多样性，给该报警的排查和处理带来了难度。维修人员针对此故障报警进行了排查分析，初步诊断为B3涡轮增压器怠速高导致。

2涡轮增压器控制回路简介

涡轮增压器的投退由ECS调速器控制，其包含主ECS调速器和备ECS调速器。主/备ECS调速器通过接收涡轮增压器轉速传感器转速信号，投退350UC涡轮增压器切换电磁阀（每个转速传感器有两组输出通道，分别送到主/备ECS调速器，正常情况下主备通道测量值应一致），电磁阀投入后，压缩空气进入并推动涡轮增压器进气挡板打开，依次逐级投退（A1，A2）/B1/B2/B3五组涡轮增压器，其中A1/A2涡轮增压器通过一个电磁阀V1控制，在柴油机启动后打开[1]。涡轮增压器控制回路相关示意图见图1。

3故障分析

3.1 读取报警信息

查看静态下ECS内部报警信息为 “150，HI IDLE SPEED ETC B3”，该报警含义为涡轮增压器B3怠速高[1]。

3.2 故障原因初步分析

报“500UC5”调速器综合报警的原因为存在“HI IDLE SPEED ETC B3 ”-涡轮增压器B3怠速高报警。柴油机空载启动后只有A1/A2启动，功率增加时，增压器B1、B2、B3按预设转速逐级开启，功率降低时，增压器B3、B2、B1按预设转速逐级关闭[1]。空载运行时B3涡轮增压器应不投入，转速应为零，导致涡轮增压器B3怠速高报警出现的可能原因为：

1）涡轮增压器350UC电磁阀切换阀组中V4电磁阀漏气推动涡轮增压器挡板导致废气进入，推动涡轮增压器动作产生转速;

2）涡轮增压器废气进气挡板卡涩导致废气进入，推动涡轮增压器动作产生转速;

3）涡轮增压器转速传感器异常导致虚假转速信号;

4）ECS内部处理模块及转速信号通道异常。

3.3静态下检查

3.3.1 V4电磁阀漏气排查

手动模拟涡轮增压器B3的控制电磁阀V4动作，观察到B3涡轮增压器的执行机构能够正确动作，同时手动模拟V1，V2，V3动作时涡轮增压器A1/A2/B1/B2执行机构动作情况，经对比无明显异常;利用检漏液对350UC电磁阀切换阀组和涡轮增压器传动连杆等部分进行漏气检查，排查过程中发现了B3涡轮增压器对应的V4电磁阀有轻微泄露现象，紧固后再用检漏液检查该漏气点消失，其他无异常。

3.3.2 废气涡轮增压控制挡板板检查

1）手动动作检查B3废气涡轮控制挡板：挡板动作正常，阀板动作声音正常;

2）在阀轴和连杆上做标记，动作过程中标记未错位，连杆和阀轴连接正常;

3）经查询设备结构资料，阀轴和阀板为花键连接，连接可靠;

4）对状态正常的B1/B2废气涡轮控制阀板进行检查，动作正常，动作情况和B3基本一致。B3废气涡轮增压控制挡板未见明显异常。

3.3.3 B3涡轮增压器转速通道检查

1）转速传感器出线至端子箱电缆经外观检查无异常，绝缘符合要求;

2）对B3涡轮增压器转速传感器主备通道进行直阻测量，测量结果如下，理论值为320-410Ω[2]，未见明显异常;

3）进行转速传感器通道检查，排除通道或ECS内部卡件处理问题：

对调速器端子箱至调速器的主备通道、转速传感器航空插侧至调速器的主备通道进行验证，利用Hz信号模拟转速信号验证1Hz对应60rpm关系，经检查通道无异常，ECS内部卡件无异常，通道检查数据见表2。

3.3.4分析小结

分析1：V4电磁阀有轻微泄露现象，若电磁阀存在泄漏且达到一定程度，则可能导致涡轮增压器废气进气阀门存在微小开度，从而导致涡轮增压器存在真实转速，现场已进行处理，微漏现象消失，待起机验证。

分析2：B3废气涡轮增压器连杆和阀轴连接正常，阀轴和阀板为花键连接，连接可靠，对比正常状态的B1/B2动作情况，B3不存在机械损坏。

分析3：通过模拟涡轮增压器转速信号，由采集到的转速可知，频率与转速对应关系为1Hz=0.06krpm，满足设计要求，通道无异常，ECS内部卡件无异常。

故障原因第二次判断：通过以上分析，导致此次报警原因存在如下几种情况，B3涡轮增压器对应的V4电磁阀有轻微泄露现象及转速传感器异常等，需进一步分析验证。

3.4起机检查

3.4.1空载试验检查

就地手动软启动应急柴油机进行空载试验，试验过程中再次出现“HI IDLE SPEED ETC B3”报警，试验过程中录取涡轮增压器B3主备转速传感器通道波形进行对比，见波形见图2。 经波形分析：1）B3涡轮增压器转速传感器主通道转速波形（波形0-深蓝色）运行一段时间后出现波动转速，备通道转速波形（波形1-紫色）全程无转速。2）若V4电磁阀漏气问题，经处理后再次启机后，B3涡轮增压器主备通道应全程启应无转速;3）若密封挡板不严，B3涡轮增压器主备通道应全程存在转速，不符合;4）若仅仅B3涡轮增压器主通道异常，运行一段时间后，产生转速，符合波形现象。

综上，报警为B3涡轮增压器转速传感器主通道存在异常导致，需更换B3涡轮增压器转速传感器后再次验证。

3.5故障排查验证

更换B3涡轮增压器转速传感器后，再次进行空载试验，录取A2/B3涡轮增压器转速传感器主备通道波形， B3涡轮增压器转速传感器主备通道波形（波形）

0-蓝色，波形1-紫色）均显示无转速，整个试验过程中均未报出“HI IDLE SPEED ETC B3 ETB B3”报警，经后续低功率及满功率试验验证，报警消除。

4 结论及预防措施

综上，涡轮增压器B3转速传感器主通道异常触发“500UC5 ECS COMMON ALARM”调速器综合报警。对于调速器综合报警处理建议：1）.读取ECS内部报警信息进行初步故障原因判定;2）、静态下对回路检查;3）、录取柴油机运行时元件参数波形，结合工作原理完成故障进一步定位;

另外，为保障应急柴油发电机的稳定可靠运行也提出一点建议：MTU应急柴油机ECS956调速器相关元件性能状态可通过元件参数波形判断，专业班组可通过定期监视各元件参数波形，通过比对分析，及时识别系统功能或元件性能劣化趋势，及时干预维修，避免6.6kV应急柴油机计划外不可用，提高核电厂安全性。

参考文献：

[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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