一例水輪機(jī)組高轉(zhuǎn)速加閘事件原因分析及防范對策

卞高山

(國電大渡河流域水電開發(fā)有限公司檢修安裝分公司，四川樂山 614900)

某水電站一水輪發(fā)電機(jī)組在試驗過程中機(jī)組高轉(zhuǎn)速加閘，引起閘塊短時磨損(約15 s)，經(jīng)現(xiàn)場檢查，未造成其它后果。事后經(jīng)檢查分析，系因機(jī)組測速裝置故障引起本次事件，故分析機(jī)組測速裝置在應(yīng)用中容易出現(xiàn)故障的地方并采取相應(yīng)措施，是保證機(jī)組正常運行的重要措施之一。

1 事件經(jīng)過

某水電站在檢修工作中，對一水輪機(jī)組測速裝置(SJ-22C)進(jìn)行了更換，完成了裝置的定值檢查校核和試驗;機(jī)組試運行時，由監(jiān)控系統(tǒng)流程自動開機(jī)，準(zhǔn)備作機(jī)組假同期試驗，但因流程開機(jī)不成功，自動返回停機(jī)態(tài)，在此過程中，發(fā)生了機(jī)組高轉(zhuǎn)速加閘事故。

2 原因分析及論證

2．1 事件順序分析

經(jīng)核查，監(jiān)控系統(tǒng)報警信息順序如下:

53'08″停機(jī)——空載流程啟動;

57'51″機(jī)組轉(zhuǎn)速未到 5%Ne，停機(jī)——空載流程退出;

57'51″空載——停機(jī)流程啟動;

57'53″機(jī)組導(dǎo)葉全關(guān);

57'56″機(jī)組加閘電磁閥投入;

57'58″制動閘未落下;

58'48″停機(jī)態(tài)動作。

根據(jù)報警信息并進(jìn)行分析，“停機(jī)——空載”流程啟動后，沒有收到5%Ne的轉(zhuǎn)速信號(機(jī)組實際已達(dá)額定轉(zhuǎn)速)，故流程自動退出，并自動返回停機(jī)態(tài)，即啟動“空載——停機(jī)”流程。

“空載——停機(jī)”流程的正常執(zhí)行情況為先關(guān)閉導(dǎo)葉，等待機(jī)組轉(zhuǎn)速下降到加閘轉(zhuǎn)速(25%Ne)，然后投機(jī)組加閘電磁閥。

但從監(jiān)控報警信息看，機(jī)組導(dǎo)葉全關(guān)后，僅3 s就收到加閘電磁閥投入信號。考慮到電磁閥的動作時間和監(jiān)控系統(tǒng)采樣時間存在1～2 s的偏差，可以認(rèn)為，流程在收到導(dǎo)葉全關(guān)后，立即投入了加閘電磁閥。

2．2 原因分析

因SJ-22C測速裝置的5%Ne和25%Ne兩點為常閉接點，即在停機(jī)時，監(jiān)控系統(tǒng)會收到這兩點的信號。只有在機(jī)組轉(zhuǎn)速上升后，此兩接點按順序逐一斷開，監(jiān)控系統(tǒng)才判斷機(jī)組轉(zhuǎn)速上升正常。從機(jī)組開機(jī)流程失敗和高轉(zhuǎn)速加閘現(xiàn)象進(jìn)行分析，5%Ne和25%Ne兩點在機(jī)組實際轉(zhuǎn)速上升后，仍然處于閉合狀態(tài)，即測速裝置沒有正確反映機(jī)組實際轉(zhuǎn)速。但初步判斷是測速裝置存在故障，從而給監(jiān)控系統(tǒng)的信息不準(zhǔn)確，造成在高轉(zhuǎn)速情況下流程誤加閘。

對新更換的測速裝置進(jìn)行定值和輸出邏輯檢查未發(fā)現(xiàn)異常，初步判斷故障出在測頻回路上。

測頻回路有“電壓測頻”和“齒盤測頻”兩路，并在裝置上有各自的位置開關(guān)進(jìn)行投/退，只有在位置開關(guān)“投入(ON)”的情況下，對應(yīng)的測頻功能才投入。在100%Ne以下各點時，兩路為“與”關(guān)系，即若兩路測頻都投入時，必須兩路測值同時滿足條件，測速裝置才可能有相應(yīng)輸出，若兩路采集不一致時，測速裝置報警燈會點亮并上送監(jiān)控系統(tǒng)“測速裝置故障”信號。經(jīng)檢查監(jiān)控系統(tǒng)無相應(yīng)報警記錄。

綜合上述情況，可以認(rèn)定故障是測速裝置測頻故障引起的，而故障的唯一原因是“電壓測頻”或“齒盤測頻”的位置開關(guān)沒有投入(若投入正常，則在事件發(fā)生前應(yīng)有“測速裝置故障”的登錄信息)，故只有兩位置開關(guān)沒有全部投入時，才可能既無法正確測頻，又無報警信息。

3 測速裝置重點檢查項目

從該事件發(fā)生的整個過程看，存在工作不仔細(xì)、不到位、工作流程不清楚的問題。即在定值檢查完后，沒有專人檢查裝置整體安裝及恢復(fù)情況，沒有檢查開關(guān)的投入位置是否正確。另外，新更換裝置后，沒有經(jīng)過實際開機(jī)試驗就盲目投運，未能發(fā)現(xiàn)存在的安全隱患。

另外，從實際運行經(jīng)驗看，在測速裝置安裝、試驗、檢查的各個過程中，還存在一些容易疏忽和引起事故的地方。

3．1 測速帶安裝

因測速帶及齒指檢查、調(diào)整不仔細(xì)引起探頭損壞的情況時有發(fā)生，故對測速帶的安裝、檢查和調(diào)整應(yīng)引起足夠的重視。機(jī)械作業(yè)完后，尤其是在機(jī)組擴(kuò)修時測速鋼帶拆除并重新安裝后，必須有專人對測速鋼帶及其動片進(jìn)行檢查，確認(rèn)鋼帶安裝牢固無變形、位置合適(易于探頭安裝)，所有動片無彎曲變形，轉(zhuǎn)動盤(或動片)磁鋼位于探頭中間且與兩探頭之間，深度以擋住探頭為宜，以避免機(jī)組轉(zhuǎn)動時動片碰撞探頭和因間距過大影響測量。

3．2 電纜屏蔽層接地

曾有機(jī)組在運行中出現(xiàn)過因測頻輸入回路電纜屏蔽層未接地造成測速裝置誤開出引發(fā)事故停機(jī)的事件，故檢修時要仔細(xì)檢查測速裝置測頻輸入回路的電纜，其屏蔽層必須在專門的接地銅排上兩端可靠接地，以消除測頻回路的電磁干擾。

3．3 撥輪開關(guān)位置情況

裝置出口邏輯、定值、輸入及輸出回路試驗檢查完成后，應(yīng)仔細(xì)檢查裝置的撥輪開關(guān)位置，在正常情況下電壓測頻(F)、機(jī)械測頻(P)撥輪開關(guān)應(yīng)在“有效(ON)”位置。

3．4 加閘回路檢查

機(jī)組檢修完、第一次帶水開機(jī)試驗時，機(jī)組加閘和反充氣必須手動完成，以避免因測速裝置、電磁閥、監(jiān)控系統(tǒng)以及其它原因引起的高轉(zhuǎn)速加閘。

手動加閘試驗正常后，必須先將加閘和反充氣氣源關(guān)掉、電磁閥投至自動，由監(jiān)控系統(tǒng)流程進(jìn)行自動開停機(jī)試驗。在整個開/停機(jī)流程試驗過程中，需注意SJ-22C測速裝置和電磁閥動作情況。只有確定在加閘轉(zhuǎn)速(下降接通)到達(dá)時，測速裝置相應(yīng)的輸出接點導(dǎo)通且加閘電磁閥動作正常后，才能將加閘全部恢復(fù)到自動控制。否則，必須停止試驗并查明原因，待處理完后，方可繼續(xù)進(jìn)行機(jī)組流程試驗。

4 結(jié)語

對測速裝置在安裝調(diào)試和試驗全過程進(jìn)行仔細(xì)檢查，并對回路進(jìn)行全面試驗，在檢修、運行中隨時關(guān)注過程，及時發(fā)現(xiàn)問題，總結(jié)經(jīng)驗，改進(jìn)方法，才能保證其對機(jī)組運行提供準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)速信號和控制信息，保證機(jī)組的正常運行。