淺談響水澗抽水蓄能電站首臺機(jī)組整組調(diào)試應(yīng)急預(yù)案*

荀濤 李曉峰

(哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司產(chǎn)品設(shè)計(jì)部,黑龍江哈爾濱 150040)

淺談響水澗抽水蓄能電站首臺機(jī)組整組調(diào)試應(yīng)急預(yù)案*

荀濤 李曉峰

(哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司產(chǎn)品設(shè)計(jì)部,黑龍江哈爾濱 150040)

以響水澗抽水蓄能電站為例,對機(jī)組運(yùn)行可能發(fā)生的危險(xiǎn)情況如軸承燒瓦,機(jī)組超速,甩負(fù)荷試驗(yàn),機(jī)組諧振等做了簡要的分析,并提出了相應(yīng)的安全措施。

應(yīng)急 預(yù)案

1 工程概況

響水澗抽水蓄能電站裝機(jī)容量1000MW,安裝四臺單機(jī)容量為250MW的可逆式水泵水輪機(jī)-發(fā)電電動機(jī)組。水泵水輪機(jī)為立軸單級可逆混流式,額定水頭190m,額定流量151．7m3/s,額定出力254MW,額定轉(zhuǎn)速250r/min,發(fā)電電動機(jī)為立軸、空冷、半傘式、可逆同步電機(jī)。發(fā)電機(jī)額定容量277．8MVA。目前,電站首臺機(jī)組已順利投入商業(yè)運(yùn)行。下面對首臺機(jī)組整組調(diào)試過程中的事故應(yīng)急預(yù)案進(jìn)行簡要分析。

2 事故應(yīng)急預(yù)案

抽水蓄能機(jī)組在調(diào)試和試運(yùn)行階段都存在著不可預(yù)計(jì)的風(fēng)險(xiǎn),為保證在事故發(fā)生時能夠安全、快速、有效地進(jìn)行搶險(xiǎn)工作,將事故損失控制在最低限度,必須制定完善的事故應(yīng)急預(yù)案。并應(yīng)對典型事故如軸承燒瓦,機(jī)組超速,甩負(fù)荷試驗(yàn),機(jī)組諧振等各種故障的可能原因進(jìn)行分析,以便于采取正確的措施。

2.1 關(guān)于軸承燒瓦

機(jī)組調(diào)試過程中出現(xiàn)軸承燒瓦事故,常見的是推力瓦磨損,其次是水導(dǎo)瓦和上下導(dǎo)瓦磨損?？赡茉蛴?(1)軸瓦間隙不均勻。安裝或檢修過程中造成的軸瓦移位、大軸偏心。(2)潤滑油丟失。(3)機(jī)組運(yùn)行時振動、擺度過大。(4)冷卻水丟失。

相應(yīng)的處理措施:(1)導(dǎo)瓦及推力瓦都設(shè)置瓦溫保護(hù)、油溫保護(hù)、油位保護(hù),當(dāng)瓦溫、油溫、油位超過設(shè)定值時,相應(yīng)的發(fā)出報(bào)警信號或機(jī)械跳機(jī)信號,確保軸瓦不被燒損。(2)每臺機(jī)的導(dǎo)瓦及推力瓦的冷卻水均由兩臺技術(shù)供水泵供給,兩臺水泵一主一備。同時為防止機(jī)組在冷卻水丟失的情況下運(yùn)行,還需配置冷卻水系統(tǒng)PLC故障機(jī)械跳機(jī)保護(hù)。(3)導(dǎo)瓦及推力瓦都設(shè)有振動保護(hù),當(dāng)振動量超過運(yùn)行限額時,將發(fā)出報(bào)警信號,或者經(jīng)延時后機(jī)械跳機(jī)。(4)監(jiān)控系統(tǒng)全過程的記錄機(jī)組的軸瓦、潤滑油溫度曲線,供試驗(yàn)人員及時地分析趨勢,查找隱患。

2.2 關(guān)于機(jī)組超速

機(jī)組在調(diào)試或試運(yùn)行過程中發(fā)生超速,可能的情況有以下幾種。

(1)機(jī)組在水輪機(jī)方向首次啟動時進(jìn)行水泵水輪機(jī)過速試驗(yàn)。(2)水泵水輪機(jī)組發(fā)生甩負(fù)荷。(3)調(diào)速器系統(tǒng)發(fā)生故障。(4)機(jī)組壓力油系統(tǒng)發(fā)生故障。(5)超速保護(hù)系統(tǒng)發(fā)生故障。

相應(yīng)的措施為:機(jī)組過速保護(hù)投入,并在試驗(yàn)前做好裝置的校驗(yàn)和檢查,確保各相關(guān)系統(tǒng)在試驗(yàn)要求的工作狀態(tài),試驗(yàn)中要嚴(yán)格按照試驗(yàn)步驟進(jìn)行試驗(yàn)。

當(dāng)水泵水輪機(jī)在試驗(yàn)過程中發(fā)生機(jī)組超速時,按下列流程進(jìn)行處理:當(dāng)發(fā)生超速時,如果機(jī)組過速保護(hù)正確動作,則機(jī)組將發(fā)生機(jī)械跳閘,導(dǎo)葉、球閥自動關(guān)閉,發(fā)電電動機(jī)出口開關(guān)跳閘,機(jī)組轉(zhuǎn)速下降直至停下。如果機(jī)組過速保護(hù)未正確動作,則迅速按下監(jiān)控系統(tǒng)機(jī)旁盤的機(jī)組緊急事故停機(jī)按鈕或中間層遠(yuǎn)程柜上的緊急停機(jī)按鈕,執(zhí)行機(jī)組自動停機(jī)程序,關(guān)閉導(dǎo)葉與球閥,使機(jī)組轉(zhuǎn)速下降直至停止。如緊急停機(jī)按鈕失效,則迅速在調(diào)速器系統(tǒng)上關(guān)閉機(jī)組導(dǎo)葉開限,使導(dǎo)葉關(guān)閉;若由于調(diào)速器電氣系統(tǒng)故障,則迅速手動操作控制事故配壓閥的電磁閥,使導(dǎo)葉關(guān)閉;若調(diào)速器電氣及油系統(tǒng)故障,導(dǎo)致無法手動關(guān)閉導(dǎo)葉,最壞的措施是動水關(guān)閉球閥,這時要防止壓力鋼管爆管,發(fā)生水淹廠房。

2.3 關(guān)于甩負(fù)荷試驗(yàn)

甩負(fù)荷試驗(yàn)可以檢查機(jī)組轉(zhuǎn)速上升和壓力上升是否滿足合同和設(shè)計(jì)要求[1];檢查調(diào)速器甩負(fù)荷后的調(diào)節(jié)時間是否滿足合同和設(shè)計(jì)要求;校核活動導(dǎo)葉的關(guān)閉規(guī)律;校核機(jī)械過速裝置是否正確動作。甩負(fù)荷必須在機(jī)組電氣超速和機(jī)械超速試驗(yàn)成功的基礎(chǔ)上進(jìn)行。在進(jìn)行機(jī)組甩負(fù)荷試驗(yàn)過程中,存在以下幾種危險(xiǎn)的可能因素:

(1)甩負(fù)荷過程中反水錘引起的抬機(jī)事故;(2)反水錘引起輸水系統(tǒng)壓力聚升,輸水管路破裂,導(dǎo)致水淹廠房;(3)水輪機(jī)超速,引起發(fā)電機(jī)掃膛。

相應(yīng)的應(yīng)急措施為:(1)確保機(jī)組啟動前電氣過速保護(hù)和機(jī)械過速保護(hù)動作的整定值已經(jīng)過試驗(yàn),動作準(zhǔn)確,若試驗(yàn)過程中發(fā)生超速,則電氣過速保護(hù)、機(jī)械過速保護(hù)可以準(zhǔn)確動作,關(guān)閉球閥和導(dǎo)葉,保證機(jī)組停機(jī)。(2)甩負(fù)荷必須從25%、50%、75%、100%循序漸進(jìn),每次甩負(fù)荷后都應(yīng)對轉(zhuǎn)速上升、蝸殼壓力、鋼管壓力、尾水管壓力的變化進(jìn)行評估,確認(rèn)所有的數(shù)據(jù)在設(shè)計(jì)安全的范圍內(nèi)。(3)每次甩負(fù)荷之前,應(yīng)按上次的數(shù)據(jù)進(jìn)行估算,預(yù)測可能到達(dá)的最大值。(4)甩負(fù)荷過程中若發(fā)生機(jī)組超速,則按機(jī)組超速處理辦法執(zhí)行。

2.4 關(guān)于機(jī)組諧振

抽水蓄能機(jī)組在水泵調(diào)相轉(zhuǎn)水泵或水泵停機(jī)的過程中,尤其在低揚(yáng)程工況下,在經(jīng)過導(dǎo)葉小開度區(qū)時易造成轉(zhuǎn)輪與導(dǎo)葉間壓力脈動升高,可能造成機(jī)組部件產(chǎn)生諧振,導(dǎo)致機(jī)組機(jī)械部件損壞。此外,在機(jī)組實(shí)施超速試驗(yàn)時,可能由于轉(zhuǎn)輪設(shè)計(jì)的水力特性影響,在超速成功機(jī)組跳機(jī)后停機(jī)過程中,在導(dǎo)葉小開度時,如果此時機(jī)組轉(zhuǎn)速大于一定值,轉(zhuǎn)輪與導(dǎo)葉間可能會造成異常高的壓力脈動,造成導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的劇烈振動,導(dǎo)致機(jī)組機(jī)械部件損壞。

相應(yīng)措施為:(1)試驗(yàn)應(yīng)由有經(jīng)驗(yàn)的可做出正確判斷的調(diào)試和運(yùn)行人員嚴(yán)密監(jiān)視狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng),如發(fā)現(xiàn)異常情況必須于第一時間向現(xiàn)場指揮臺報(bào)告,必要時調(diào)試和運(yùn)行人員應(yīng)立即使用電氣跳閘按鈕停機(jī),以減輕破壞,保護(hù)機(jī)組設(shè)備安全。(2)如果機(jī)組損壞嚴(yán)重導(dǎo)致頂蓋大量漏水,現(xiàn)場人員應(yīng)立刻匯報(bào)指揮部啟動水淹廠房緊急預(yù)案。(3)停機(jī)后檢查分析水泵工況導(dǎo)葉小開度區(qū)壓力脈動異常的具體原因,并提出整改方案以避免再次發(fā)生該情況。

3 結(jié)語

響水澗抽水蓄能電站首臺機(jī)組順利投入商業(yè)運(yùn)行標(biāo)志著我國已實(shí)現(xiàn)抽水蓄能機(jī)組國產(chǎn)化的目標(biāo)。分析總結(jié)首臺機(jī)組整組調(diào)試過程中的應(yīng)急預(yù)案,對今后的國產(chǎn)化抽水蓄能電站調(diào)試具有重要的參考價值。

[1]GBT 18482-2010 可逆式抽水蓄能機(jī)組啟動試運(yùn)行規(guī)程[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2011.

國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目:大型抽水蓄能機(jī)組控制系統(tǒng)裝置及系統(tǒng)集成技術(shù)研發(fā)(2011BAF03B03)。作者簡介:荀濤(1978—),男,漢族,碩士研究生,工程師,從事抽水蓄能電站機(jī)電設(shè)備安裝調(diào)試工作。