水輪發(fā)電機(jī)組蠕動(dòng)事故分析及處理

【摘要】機(jī)組蠕動(dòng)對(duì)機(jī)組軸承危害甚大。對(duì)于立式結(jié)構(gòu)的機(jī)組，機(jī)組蠕動(dòng)主要損害推力軸承;對(duì)于臥式結(jié)構(gòu)的機(jī)組，蠕動(dòng)對(duì)導(dǎo)軸承和推力軸承都會(huì)產(chǎn)生危害。機(jī)組蠕動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，容易導(dǎo)致干摩擦燒瓦事故。對(duì)于易發(fā)生蠕動(dòng)的高水頭機(jī)組或轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較小的機(jī)組，一般都會(huì)加裝蠕動(dòng)探測(cè)器。如果機(jī)組在停機(jī)狀態(tài)下開(kāi)始蠕動(dòng)，蠕動(dòng)探測(cè)器將動(dòng)作報(bào)警，機(jī)組剎車裝置將自動(dòng)投入。對(duì)于中低水頭機(jī)組，發(fā)生機(jī)組蠕動(dòng)的概率較小，但小概率并不代表不會(huì)發(fā)生。因?yàn)楦怕市?，設(shè)備檢測(cè)可能有空白，運(yùn)行人員也容易忽視。本文通過(guò)一起水輪機(jī)導(dǎo)葉關(guān)閉不嚴(yán)引起的水輪發(fā)電機(jī)組蠕動(dòng)事故分析及處理并提出了防范措施，旨在提醒同行“禍在一時(shí)，防在平時(shí)?！毕Ｍ疚哪芤饘?duì)高風(fēng)險(xiǎn)小概率事件的關(guān)注。

【關(guān)鍵詞】水輪發(fā)電機(jī)組 ;蠕動(dòng);剪斷銷;攔污柵;防范措施

柘林水電廠位于江西省北部永修縣境內(nèi)修河中游末端，是一座以發(fā)電為主，兼有防洪、灌溉、航運(yùn)、養(yǎng)殖等綜合效益的大Ⅰ型水利水電工程。壩址以上控制流域面積9340平方千米，電站有A、B兩座廠房，A廠有四臺(tái)4×48MW的機(jī)組（1F～4F），其水輪機(jī)型號(hào)為HL123-LH-410;最高水頭 45m，額定水頭38.5m，最小水頭25m，轉(zhuǎn)輪葉片數(shù)14片，固定導(dǎo)葉數(shù)24片，活動(dòng)導(dǎo)葉數(shù)24片。B廠有兩臺(tái)2×120MW組（5F和6F），水輪機(jī)型號(hào)為HLA551C-LJ-691。最大水頭43.9m，加權(quán)平均水頭36.5m，額定水頭35.5m，最小水頭26.4m，轉(zhuǎn)輪葉片數(shù)13片，固定導(dǎo)葉數(shù)24片，活動(dòng)導(dǎo)葉數(shù)24片。其導(dǎo)水機(jī)構(gòu)主要由底環(huán)、導(dǎo)葉、頂蓋、連桿、拐臂、控制環(huán)、鎖錠裝置等組成。柘林水電廠總庫(kù)容為79.2億立方米，庫(kù)區(qū)兼有養(yǎng)殖和旅游等綜合性功能。柘林水電廠是江西電網(wǎng)的主調(diào)峰、調(diào)頻電廠之一，機(jī)組啟停頻繁。A、B廠進(jìn)水口區(qū)域均有攔污排;機(jī)組進(jìn)水口設(shè)有框柵式結(jié)構(gòu)的攔污柵。攔污柵由邊框、橫隔板和柵條構(gòu)成，支承在混凝土墩墻上，用鋼材制造。采用人工撈渣的方式。洪水期，山上枯枝、樹(shù)葉或被沖散的網(wǎng)箱竹木等較多。因洪水期水電機(jī)組以發(fā)電為主，很難滿足安規(guī)打撈雜物的作業(yè)條件，導(dǎo)致雜物無(wú)法及時(shí)打撈。當(dāng)機(jī)組在停機(jī)過(guò)程中，導(dǎo)葉間恰有雜物，導(dǎo)葉就容易被雜物卡住，輕則導(dǎo)葉關(guān)閉不嚴(yán)，重則機(jī)組剪斷銷剪斷，導(dǎo)致機(jī)組無(wú)法正常停機(jī)，產(chǎn)生機(jī)組轉(zhuǎn)速小于5%Ne的蠕動(dòng)現(xiàn)象，

1.事故概況

2011年1月4日，剛接班的運(yùn)行值班人員巡屏?xí)r發(fā)現(xiàn)：已經(jīng)停機(jī)的#5發(fā)電機(jī)組單元監(jiān)視畫面上轉(zhuǎn)速棒圖有顯示，導(dǎo)葉開(kāi)度較平時(shí)也有所偏大，值班人員赴現(xiàn)場(chǎng)檢查，機(jī)組確實(shí)在低速轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)時(shí)判斷機(jī)組發(fā)生低速轉(zhuǎn)動(dòng)是因?yàn)樯现抵蛋嗳藛T機(jī)組自動(dòng)停機(jī)過(guò)程不到位，沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)組風(fēng)閘未自動(dòng)投入而造成的。我廠機(jī)組自動(dòng)加閘轉(zhuǎn)速是15%Ne，由于機(jī)組未制動(dòng)導(dǎo)致轉(zhuǎn)速持續(xù)下降，最后發(fā)生低轉(zhuǎn)速即蠕動(dòng)現(xiàn)象。發(fā)現(xiàn)此現(xiàn)象后現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行值班人員立即對(duì)#5機(jī)組進(jìn)行手動(dòng)加閘操作。手動(dòng)加撤閘停機(jī)成功后，開(kāi)機(jī)條件滿足。隨后數(shù)分鐘，運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)#5機(jī)組又開(kāi)始發(fā)生蠕動(dòng)，現(xiàn)場(chǎng)值班人員立即對(duì)#5機(jī)組進(jìn)行了手動(dòng)加閘操作，并保持在加閘狀態(tài)，防止機(jī)組再次發(fā)生蠕動(dòng)。同時(shí)進(jìn)行原因查找，發(fā)現(xiàn)系導(dǎo)葉關(guān)閉不嚴(yán)引起的，其中#15、#16剪斷銷已變形但未完全剪斷，因此剪斷銷信號(hào)裝置未發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

2.故障初步診斷

因柘林水庫(kù)兼有養(yǎng)殖和旅游功能，洪水期雜物較多，雖有攔污排和攔污柵等，但還是會(huì)有雜物通過(guò)攔污柵進(jìn)入到水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)。柘林水電廠是江西電網(wǎng)主調(diào)峰、調(diào)頻電廠之一，機(jī)組啟停頻繁，而《國(guó)家電網(wǎng)公司電力安全工作規(guī)程（水電廠動(dòng)力部分）》明確規(guī)定：①攔污柵清掃或檢修應(yīng)在靜水中進(jìn)行，工作前應(yīng)做好防止突然來(lái)水的安全措施;②機(jī)組攔污柵應(yīng)在停機(jī)時(shí)進(jìn)行清掃或檢修，并做好防止機(jī)組啟動(dòng)的安全措施;③攔污柵水下作業(yè)應(yīng)由專業(yè)的潛水人員進(jìn)行;④機(jī)組進(jìn)水口攔污柵潛水作業(yè)，所作業(yè)的機(jī)組及相鄰機(jī)組應(yīng)停機(jī)，同時(shí)應(yīng)做好確保潛水工安全的措施。

人工打撈條件的在以發(fā)電為主的主汛期很難滿足，所以不能及時(shí)打撈雜物的情況經(jīng)常發(fā)生。這就增加了雜物進(jìn)入水輪機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)葉無(wú)法完全關(guān)閉的概率增大。剪斷銷信號(hào)器有時(shí)會(huì)出現(xiàn)剪斷銷剪斷未完全剪斷而沒(méi)有發(fā)出報(bào)警信號(hào)的現(xiàn)象，這次事故就出現(xiàn)了這種情況，現(xiàn)場(chǎng)工作人員立即對(duì)剪斷銷進(jìn)行逐個(gè)檢查。最后發(fā)現(xiàn)是靠近蝸殼出水口處#15、#16剪斷銷已嚴(yán)重錯(cuò)位但尚未剪斷。

3.故障處理、確定及防范措施

3.1 問(wèn)題確定

事故定論：#5機(jī)組正常停機(jī)過(guò)程，#15、#16導(dǎo)水葉間有雜物以致導(dǎo)葉無(wú)法正常完全關(guān)閉，導(dǎo)葉間仍有較大間隙，機(jī)組在水動(dòng)力作用下又再次轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，且剪斷銷受剪切應(yīng)力作用下已發(fā)生嚴(yán)重變形，但尚未剪斷，未及時(shí)發(fā)出告警信號(hào)。更換剪斷銷并對(duì)導(dǎo)葉進(jìn)行調(diào)整后，機(jī)組未出現(xiàn)蠕動(dòng)現(xiàn)象，可以證實(shí)此次機(jī)組蠕動(dòng)的原因是由導(dǎo)葉關(guān)閉不嚴(yán)，導(dǎo)致導(dǎo)水葉被水沖開(kāi)引起的。

3.2 故障處理

當(dāng)值人員立即向中調(diào)申請(qǐng)，#5機(jī)組關(guān)閉工作閘門，退出備用處理缺陷。運(yùn)行人員做好關(guān)閉工作閘門，排除蝸殼積水等安全措施后，將調(diào)速器切機(jī)手動(dòng)并配合檢修人員更換了#15、#16號(hào)剪斷銷，并調(diào)整導(dǎo)水機(jī)構(gòu)。經(jīng)開(kāi)停機(jī)試驗(yàn)后，機(jī)組自動(dòng)加撤閘正常，未再發(fā)生撤閘后蠕動(dòng)現(xiàn)象。

3.3 防范措施

（1）在庫(kù)區(qū)一定范圍內(nèi)安裝攔污排并在進(jìn)水口安裝攔污柵。攔污柵柵條間距不僅應(yīng)視污物大小、多少和運(yùn)用要求而定;還應(yīng)與水輪機(jī)型號(hào)及尺寸大小相適應(yīng)，以保證通過(guò)攔污柵的污物不會(huì)卡在水輪機(jī)過(guò)流部件中為準(zhǔn)。（2）定時(shí)清渣，洪水期，條件許可的情況下必須抓緊時(shí)間清渣，若雜物較多，可以向中調(diào)申請(qǐng)停機(jī)后清渣。（3）有條件的可以安裝蠕動(dòng)探測(cè)器，加強(qiáng)對(duì)機(jī)組停機(jī)狀態(tài)的監(jiān)視，一旦機(jī)組發(fā)生蠕動(dòng)，蠕動(dòng)探測(cè)器將動(dòng)作報(bào)警，機(jī)組制動(dòng)裝置將自動(dòng)投入。（4）加強(qiáng)運(yùn)行值班工作。值班人員對(duì)停機(jī)狀態(tài)的機(jī)組也必須等同運(yùn)行機(jī)組一樣監(jiān)視。做好事故預(yù)想，發(fā)生機(jī)組蠕動(dòng)事故，確保第一時(shí)間，人工手動(dòng)干預(yù)，將制動(dòng)裝置投入。

4.結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)本次事故的分析，不難發(fā)現(xiàn)機(jī)組蠕動(dòng)也可能發(fā)生在中、低水頭的水輪發(fā)電機(jī)組身上。水電廠值班人員要有此認(rèn)識(shí)，并采取積極的應(yīng)對(duì)措施，才能保證當(dāng)這類小概率高風(fēng)險(xiǎn)的非常態(tài)突發(fā)事件發(fā)生時(shí)，值班人員能正確處理和有序控制。

參考文獻(xiàn)

[1]劉時(shí)貴，李娜，馮英，伍英巖.水輪發(fā)電機(jī)組蠕動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)[J].東方電機(jī)，2009（5）.

[2]李啟榮.水電站機(jī)電設(shè)備運(yùn)行與檢修技術(shù)問(wèn)答[M].北京：中國(guó)電力出版社，1996.

[3]柘林水電廠水輪機(jī)安裝說(shuō)明書.

[4]《國(guó)家電網(wǎng)公司電力安全工作規(guī)程（水電廠動(dòng)力部分）》[M].北京：中國(guó)電力出版社，2008.