某水電廠主軸密封水流量中斷停機原因分析

代劍

(云南電力技術(shù)有限責任公司，昆明 650217)

1 前言

目前云南省內(nèi)投產(chǎn)運行的水電站不斷增多。特別是汛期內(nèi)，中小型水電站的庫區(qū)邊坡處理不完善、壩前攔污設(shè)備腐蝕等原因，引起技術(shù)供水的水質(zhì)較差。這些電廠出現(xiàn)主軸密封水流量中斷引起停機的事故較多。文中記述在現(xiàn)場調(diào)試中出現(xiàn)因主軸密封水流量中斷引起的機械事故停機，分析事故原因并提出解決辦法和優(yōu)化建議。

2 機組事故停機情況

在某水電廠現(xiàn)場調(diào)試期間，上位機發(fā)開機令后流程運行正常。機組順利到達空載狀態(tài)，機組各項參數(shù)正常。機組正常運行一段時間后，上位機簡報窗口中出現(xiàn)機組主軸密封水示流信號復(fù)歸報警。經(jīng)檢查上位機畫面中主軸密封流量模擬量數(shù)值顯示正常。上位機畫面中的主軸密封水中斷引起的機組事故停機的軟壓板為投入狀態(tài)。主軸密封水示流信號復(fù)歸達到程序定時器設(shè)置時間延時后觸發(fā)機組機械事故停機信號，導(dǎo)致機組從空載轉(zhuǎn)為事故停機。

3 事故原因分析

3.1 主軸密封供水方式

為避免影響后期工作進度，首先對主軸密封供水方式現(xiàn)場檢查并做原因分析。該廠機組技術(shù)供水系統(tǒng)采用進水閥前壓力鋼管取水，自流減壓經(jīng)電動濾水器過濾的單元供水方式。機組供水系統(tǒng)為保證可靠供水采用雙向供水且具有反沖洗功能，可防止管路堵塞，配置有技術(shù)供水濾水器及自動旋流除砂器。由于現(xiàn)場的環(huán)境條件，主軸密封的供水設(shè)計分為兩種模式。在非汛期時水質(zhì)條件較好的情況下，經(jīng)過技術(shù)供水濾水器過濾后使用主用主軸密封電磁閥對主軸密封進行供水。在汛期時水質(zhì)不滿足主軸密封供水情況下，采用水輪機備用主軸密封電磁閥再經(jīng)旋流式除砂器二次過濾后對主軸密封供水。

由于調(diào)試現(xiàn)場正處于汛期，大量的降雨使得壩前水位上升。這樣水中帶有大量的雜物和泥沙。在汛期主軸密封水使用主軸備用供水電磁閥。首先經(jīng)過技術(shù)供水濾水器的初次過濾，再經(jīng)自動旋流除砂器的二次過濾對主軸密封進行供水。拆開主軸密封供水管道對水質(zhì)進行觀察后，發(fā)現(xiàn)雖然經(jīng)過兩次的過濾，但是水里面的泥沙和雜物的過濾還是不夠充分。管道內(nèi)污物較多是導(dǎo)致主軸密封供水管道內(nèi)壓力波動變化的主要原因之一。這樣惡劣的工作環(huán)境下，導(dǎo)致主軸密封水示流信號器的監(jiān)測狀態(tài)不穩(wěn)定，不能準確監(jiān)測管道內(nèi)流量的實際情況。

3.2 測量元件和控制回路

示流信號器又名流量控制開關(guān)，用于監(jiān)測管道內(nèi)液體流量。主軸密封示流信號器串接在管路中，當管道內(nèi)有正常流量液體通過時，示流信號器發(fā)出正常信號。當管道內(nèi)液體流量低于設(shè)定值時，能自動地發(fā)出信號或報警。由于調(diào)試期間處于汛期，管道內(nèi)因水質(zhì)和雜物影響管內(nèi)流量變化，示流信號容易引起誤報，監(jiān)測信號不能正確反映現(xiàn)場流量的實際情況。另外主軸密封水中斷引起機械事故停機流程判斷的信號取自示流信號器接點，示流信號器工作時流量正常接點打開。但是由于示流信號器多數(shù)為主機廠家配置，質(zhì)量較差，長時間帶電運行后容易燒壞、失電，接點復(fù)歸動作引起機組誤動。機組機械事故停機流程設(shè)計較簡單。在控制邏輯判斷中只取主軸密封水示流信號中斷達到定時器設(shè)置時間后，直接開出事故停機信號。

4 事故處理

4.1 主軸密封供水輔機設(shè)備的設(shè)置

針對現(xiàn)場主軸密封供水的水質(zhì)雜物和泥沙較多，將技術(shù)供水濾水器的反沖洗時間繼電器的時間和差壓控制器的定值進行重新設(shè)置、調(diào)整。技術(shù)供水濾水器的作用是對電廠取自壓力鋼管的水源進行初濾。系統(tǒng)在過濾時腔內(nèi)壓力保持恒定，水從濾芯的內(nèi)腔向外流動。夾帶是雜質(zhì)和雜物被截流在過濾介質(zhì)的內(nèi)表面，引起內(nèi)外的腔的壓差變化。當壓差超過設(shè)定值后發(fā)出信號，控制反沖洗電機啟動同時打開排污管出口的排污閥。當反沖洗臂轉(zhuǎn)動至某一濾芯下方時，反沖洗管路與該濾芯內(nèi)腔接通，過濾介質(zhì)得到了沖洗同時雜質(zhì)也自動排出。

反沖洗有兩種工作模式:手動、自動模式。在機組運行時一般采用自動模式。在自動模式中包括定時、差壓兩種模式。所謂定時反沖就是通過PLC可編程控制器內(nèi)部的時間繼電器設(shè)置時間間隔啟動排污。PLC控制器的時間控制器動作后，啟動濾水器排污。第一，現(xiàn)場試驗和檢查發(fā)現(xiàn)，濾水器設(shè)備出廠設(shè)置的3分鐘反沖時間不能完全排除水中的大量雜物。通過調(diào)整技術(shù)供水濾水器的自動沖洗時間繼電器為5分鐘，增加技術(shù)供水濾水器的反沖洗排污時間。第二，濾水器設(shè)備安裝有差壓控制器。當切換到自動模式后，管路內(nèi)的壓力變化達到設(shè)定的差壓值，啟動濾水器排污，設(shè)備出廠前差壓控制器設(shè)定值為0.4 MPa，但是較高的設(shè)定值使得設(shè)備內(nèi)部的雜物未能及時清理排除，導(dǎo)致過濾后水質(zhì)較差。這是主軸密封水示流信號器未能正確監(jiān)測管道內(nèi)流量的主要原因之一。經(jīng)過現(xiàn)場試驗，最終將差壓開關(guān)的設(shè)定值調(diào)整為0.2 MPa。這樣濾水器的過濾、排污效果能滿足在汛期時對主軸密封提供合格水質(zhì)，防止因水質(zhì)問題影響示流信號器元件的正常工作。

4.2 機組事故停機流程邏輯回路優(yōu)化

流程邏輯判斷中僅使用主軸密封水示流信號器來判斷主軸密封水工作是否正常。因為元器件本身可靠性和現(xiàn)場水質(zhì)原因，不能實時準確的監(jiān)測現(xiàn)場情況。首先將主軸密封水中斷延時定時器的時間由3 s增長延時時間到10 s。防止因中斷信號誤報引起的事故停機。這樣給運行人員一定的處理和判斷時間，以保證不因信號誤報導(dǎo)致停機。第二，在主軸密封的供水管道增加安裝西門子的流量計，用于對主軸密封流量進行實時監(jiān)控和測量。在流程邏輯判斷中，增加對主軸密封流量模擬量中斷進行判斷。將4～20 mA的模擬量信號進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，再與設(shè)定的主軸密封流量額定值進行比較判斷，通過測序中的比較判斷發(fā)出主軸密封流量中斷信號。第三，增加配置一個壓力控制器，監(jiān)測管道內(nèi)壓力的是否滿足工況。當管道內(nèi)壓力降到主軸密封額定工作壓力以下，通過壓力開關(guān)的無源節(jié)點信號送至監(jiān)控系統(tǒng)。避免出現(xiàn)示流信號器因管內(nèi)水質(zhì)問題產(chǎn)生的信號誤動現(xiàn)象，確保信號判斷的準確性。同時將主軸密封壓力轉(zhuǎn)換為4～20 mA的模擬量信號送至監(jiān)控系統(tǒng)。運行人員可以通過上位機畫面監(jiān)視主軸密封工作壓力。

通過邏輯回路的優(yōu)化，確保主軸密封水中斷邏輯判斷更為準確和可靠。主軸密封水流量中斷停機邏輯控制回路修改后如圖1所示。

圖1 修改后的主軸密封水流量中斷停機邏輯控制回路

5 結(jié)束語

通過設(shè)置和優(yōu)化，機組在后期調(diào)試及運行中未出現(xiàn)因主軸密封水流量中斷而引起停機。這不僅解決了現(xiàn)場的實際問題，也滿足機組安全可靠運行的需要。同時，應(yīng)該加強對主軸密封的日常維護和檢修工作，避免因此類故障引起機組停機，確保發(fā)揮機組的最大經(jīng)濟效益。

［1］DL/T 5081－1997.水力發(fā)電廠自動化設(shè)計技術(shù)規(guī)范［S］.中國電力出版社.

［2］GE PLC指令培訓(xùn)手冊 ［Z］.GE Fanuc Automation.