水輪發(fā)電機(jī)停機(jī)失敗的處理與防范

藍(lán)波衛(wèi)

(廣東粵電青溪發(fā)電有限責(zé)任公司，廣東 大埔 514299)

水輪發(fā)電機(jī)停機(jī)失敗的處理與防范

藍(lán)波衛(wèi)

(廣東粵電青溪發(fā)電有限責(zé)任公司，廣東 大埔 514299)

某公司1號(hào)發(fā)電機(jī)在一次自動(dòng)停機(jī)過(guò)程中發(fā)生了停機(jī)失敗故障，從二次控制回路和監(jiān)控系統(tǒng)流程等方面分析、判斷故障原因，找到了故障的根源及隱患并快速消除了故障，提出了相應(yīng)的防范措施，以保障機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

水輪發(fā)電機(jī)；接力器鎖錠；停機(jī)失敗；壓力開關(guān)

0 引言

某公司低水頭徑流式水電站裝機(jī)容量為4×36 MW，以發(fā)電為主、防洪為輔，水庫(kù)特性為日調(diào)節(jié)；采用“兩機(jī)一變”擴(kuò)大單元接線，通過(guò)220 kV青雁線路輸送電能至廣東電網(wǎng)。

該電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用NARI NC2000和NARI SJ500現(xiàn)地控制單元(機(jī)組LCU)；機(jī)組在停機(jī)后監(jiān)控系統(tǒng)自動(dòng)投入接力器鎖錠，保證接力器和上游水壓無(wú)法打開導(dǎo)葉沖轉(zhuǎn)水輪發(fā)電機(jī)，以防止危險(xiǎn)事故的發(fā)生。該電站雖然總裝機(jī)容量不大，卻在粵東電網(wǎng)擔(dān)負(fù)調(diào)峰、調(diào)頻任務(wù)，并作為“黑啟動(dòng)”電廠。

1 故障簡(jiǎn)述

2014-12-03T22:00，廣東省電網(wǎng)中調(diào)下令停該電站1號(hào)發(fā)電機(jī)，運(yùn)行值班員通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出1號(hào)機(jī)組停機(jī)令后，機(jī)組自動(dòng)減有功、無(wú)功負(fù)荷接近0，出口開關(guān)801自動(dòng)分閘；轉(zhuǎn)速下降至額定功率20 %后，制動(dòng)器自動(dòng)投入、退出正常；1 min后，監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)警顯示“1號(hào)機(jī)組停機(jī)失敗”，監(jiān)控系統(tǒng)電氣運(yùn)行監(jiān)視畫面顯示“801開關(guān)分閘、導(dǎo)葉開度為0、接力器鎖錠未投入”。運(yùn)行值班員立即到發(fā)電機(jī)層1號(hào)機(jī)組LCU柜現(xiàn)場(chǎng)復(fù)歸“停機(jī)失敗”信號(hào)，然后檢查機(jī)組轉(zhuǎn)速為0、制動(dòng)器已復(fù)歸、調(diào)速器導(dǎo)葉開度為0，通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)投入接力器鎖錠正常，到水輪機(jī)層檢查空氣圍帶已投入、主軸密封水已退出。

2 初步原因分析

根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)停機(jī)令后，機(jī)組能自動(dòng)減負(fù)荷為0，自動(dòng)跳出口開關(guān)801，自動(dòng)投入制動(dòng)器，說(shuō)明機(jī)組LCU停機(jī)流程工作正常。從監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行畫面顯示“接力器鎖錠未投入”內(nèi)容分析，初步認(rèn)為故障原因可能有下列幾個(gè)：

(1) 機(jī)組LCU未輸出指令投鎖錠；

(2) 鎖錠控制回路、管路故障；

(3) 機(jī)組LCU柜操作電源不正常；

(4) 其他二次控制回路有故障。

3 故障原因排查

針對(duì)以上初步原因分析，電氣二次維護(hù)人員到現(xiàn)場(chǎng)分別檢查接力器鎖錠及其控制回路、LCU控制流程和其他二次控制回路。

(1) 用萬(wàn)用表測(cè)量機(jī)組LCU柜直流220 V操作電源正常，端子接線良好無(wú)松動(dòng)，說(shuō)明故障原因并非機(jī)組LCU柜操作電源不正常。

(2) 用萬(wàn)用表、兆歐表分別測(cè)量鎖錠控制電磁閥線圈直流電阻及絕緣電阻，結(jié)果正常；線圈接線無(wú)松脫，線圈插座接觸良好。檢查接力器鎖錠裝置無(wú)機(jī)械卡阻；接力器控制管路、閥門、油路、壓力均正常，可以排除鎖錠控制回路、管路故障。

(3) 在機(jī)組LCU柜的觸摸屏上調(diào)出開停機(jī)流程，對(duì)每條流程逐一檢查核對(duì)，均沒有發(fā)現(xiàn)異常；值班員通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)停機(jī)自動(dòng)減負(fù)荷，制動(dòng)器自動(dòng)投入退出正常，復(fù)歸“停機(jī)失敗”后再次投入接力器鎖錠正常，說(shuō)明LCU控制流程正常。

(4) 經(jīng)過(guò)以上分析排查，認(rèn)為其他二次控制回路有故障(沒有反饋信號(hào)進(jìn)入監(jiān)控系統(tǒng))，致使流程中斷、停機(jī)失敗。維護(hù)人員通過(guò)對(duì)鎖錠控制流程、常規(guī)控制回路和LCU停機(jī)流程(停機(jī)令→機(jī)組減負(fù)荷至0→跳出口開關(guān)→調(diào)速器關(guān)導(dǎo)葉至0→轉(zhuǎn)速不大于20 %→投入制動(dòng)器→轉(zhuǎn)速為0復(fù)歸制動(dòng)器→退出冷卻水→投入空氣圍帶→退出主軸密封水→投入接力器鎖錠→停機(jī)完成)逐步分析檢查，認(rèn)為主軸密封水對(duì)流程影響最大。

檢查主軸密封水電磁閥自動(dòng)投入、退出均正常，管路的壓力表、壓力變送器均正常，但是壓力開關(guān)(型號(hào)Clake MC-T11)是密封型的，不能直接看出微動(dòng)開關(guān)接點(diǎn)是否正常。壓力開關(guān)外殼有結(jié)露，接線口塑料密封損壞；拆開壓力開關(guān)發(fā)現(xiàn)微動(dòng)開關(guān)接點(diǎn)和接線端子有銹蝕，測(cè)量微動(dòng)接點(diǎn)已斷路。這說(shuō)明主軸密封水壓力開關(guān)已損壞，使“退出主軸密封水”信號(hào)沒有反饋進(jìn)入LCU停機(jī)流程，致使機(jī)組停機(jī)失敗。更換壓力開關(guān)后，機(jī)組自動(dòng)停機(jī)正常。

4 故障處理

壓力開關(guān)是較為關(guān)鍵的輔助設(shè)備，是一種壓力控制裝置，水輪發(fā)電機(jī)組的各種壓力狀態(tài)(如水壓、油壓過(guò)高或過(guò)低)均要通過(guò)其微動(dòng)開關(guān)接點(diǎn)反饋到二次回路和計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，使二次控制回路和監(jiān)控系統(tǒng)自動(dòng)執(zhí)行機(jī)組的啟停機(jī)和事故停機(jī)流程。由于主軸密封水壓力開關(guān)裝在水輪機(jī)層直接與主軸密封相連的管道上，環(huán)境比較潮濕，特別在雨季時(shí)節(jié)，壓力開關(guān)鐵皮外殼會(huì)結(jié)露，再加上接線口塑料密封不嚴(yán)和平時(shí)積附的灰塵，使壓力開關(guān)接點(diǎn)卡阻接觸不良或銹蝕損壞。

針對(duì)此類故障，對(duì)其他3臺(tái)機(jī)組進(jìn)行檢查，并采取以下方法進(jìn)行處理。

(1) 重新裝好接線口塑料密封，防止內(nèi)部受潮和灰塵進(jìn)入。

(2) 對(duì)壓力開關(guān)的接線端子和微動(dòng)開關(guān)接點(diǎn)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)接點(diǎn)卡阻或銹蝕等故障時(shí)，立即更換。

(3) 檢查感壓元件是否銹蝕、變形或損壞，微動(dòng)開關(guān)動(dòng)作是否靈活可靠。

(4) 調(diào)整壓力開關(guān)上的整定值，使其動(dòng)作壓力準(zhǔn)確。

(5) 雨季經(jīng)常清理擦拭壓力開關(guān)外殼，防止結(jié)露受潮。

經(jīng)過(guò)上述方法處理后，壓力開關(guān)動(dòng)作準(zhǔn)確、可靠，接點(diǎn)接觸良好。

5 防范措施

(1) 加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)管理和運(yùn)行管理，落實(shí)各項(xiàng)管理制度，強(qiáng)化員工工作責(zé)任心。

(2) 加強(qiáng)練兵，充分做好設(shè)備事故預(yù)想，不斷提高維護(hù)和運(yùn)行人員的專業(yè)素質(zhì)和業(yè)務(wù)技能。

(3) 設(shè)備出現(xiàn)異常時(shí)，首先要判斷、檢查哪些設(shè)備運(yùn)行正常，異常設(shè)備與正常設(shè)備的關(guān)聯(lián)性，再對(duì)異常情況認(rèn)真分析和慎重處理。

(4) 封堵壓力開關(guān)、壓力變送器等二次設(shè)備的接線密封口小孔，阻止灰塵、潮氣進(jìn)入。

(5) 由于水輪機(jī)層環(huán)境比較潮濕，進(jìn)行設(shè)備巡檢和定期維護(hù)時(shí)，檢查壓力開關(guān)外殼是否完整，并用干燥棉布擦拭結(jié)露的外殼，清除積塵、積水。

(6) 機(jī)組大小修時(shí)，按照作業(yè)指導(dǎo)書校驗(yàn)二次設(shè)備，嚴(yán)格檢查開關(guān)刻度、緊固件、調(diào)節(jié)件、微動(dòng)開關(guān)和機(jī)械觸點(diǎn)是否完好。

(7) 由于壓力開關(guān)只有在機(jī)組大小修時(shí)才拆下校驗(yàn)，檢驗(yàn)間隔較長(zhǎng)，應(yīng)選用有質(zhì)量保證的滿足國(guó)標(biāo)、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)要求的產(chǎn)品。

(8) 班組和物資管理部門應(yīng)加強(qiáng)對(duì)設(shè)備備品、備件的管理，保證設(shè)備損壞后有備件進(jìn)行更換。

(9) 采用質(zhì)量更好、功能更完善的壓力開關(guān)產(chǎn)品(例如有玻璃觀察窗的可以看到內(nèi)部微動(dòng)開關(guān)接點(diǎn)的)，減少設(shè)備故障。

6 結(jié)束語(yǔ)

此次監(jiān)控畫面顯示故障發(fā)信是停機(jī)失敗、接力器鎖錠未投入，實(shí)際故障是相鄰的主軸密封水二次控制回路。按上述方法處理故障和執(zhí)行防范措施之后，機(jī)組在各種負(fù)荷工況下停機(jī)，未再出現(xiàn)過(guò)此類故障，證明該方法和措施是有效的。

隨著機(jī)組自動(dòng)化程度的提高，對(duì)電氣維護(hù)人員提出了更高的要求。在日常工作中，要做到勤學(xué)習(xí)、勤檢查、多分析，并根據(jù)不同情況、不同環(huán)境、不同問(wèn)題采取有針對(duì)性的方法進(jìn)行處理，以理論結(jié)合實(shí)際的方法來(lái)分析問(wèn)題、處理問(wèn)題，及早排除設(shè)備隱患，把故障消滅在萌芽狀態(tài)，避免故障或事故的發(fā)生和擴(kuò)大，確保發(fā)電機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

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2 趙愛芳，毛晶潔，周玉慧．一起AST電磁閥誤動(dòng)停機(jī)的原因分析[J]．電力安全技術(shù)，2011，13(6):38-39．

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2016-12-03；

2017-04-02。

藍(lán)波衛(wèi)(1973—)，男，工程師，主要從事水電廠綜合自動(dòng)化、電力安全技術(shù)管理工作，email：lbwhlh@163.com。