發(fā)電電動(dòng)機(jī)推力瓦壓力監(jiān)測(cè)功能優(yōu)化

鄒志偉，彭 寶，張文魁

（北京十三陵蓄能電廠，北京 102200）

發(fā)電電動(dòng)機(jī)推力瓦壓力監(jiān)測(cè)功能優(yōu)化

鄒志偉，彭 寶，張文魁

（北京十三陵蓄能電廠，北京 102200）

十三陵電廠推力瓦磨損較為嚴(yán)重，高壓油頂起油池出現(xiàn)劃痕造成運(yùn)行壓力降低，在高壓油頂起壓力供油管路安裝一個(gè)壓力開關(guān)進(jìn)行監(jiān)視，為單一元件控制，機(jī)組啟動(dòng)過程中，壓力開關(guān)常開節(jié)點(diǎn)接通，程序判斷壓力滿足后繼續(xù)執(zhí)行，但壓力開關(guān)僅能進(jìn)行定性監(jiān)視，不能定量測(cè)量，無法跟蹤推力瓦磨損情況；壓力開關(guān)供油口僅為0.5 mm，一旦異物堵塞將造成機(jī)組啟動(dòng)失敗事件，因此，優(yōu)化高壓油頂起系統(tǒng)二次監(jiān)視功能顯得尤為重要。

推力瓦；高壓油頂起；壓力開關(guān)

0 引言

十三陵電廠于1988年底開始籌建，1990年12月，國(guó)家計(jì)委以計(jì)工－（1990）1797號(hào)文批準(zhǔn)電站開工建設(shè)。1995年12月20日第1臺(tái)機(jī)組發(fā)電，以后每半年投產(chǎn)1臺(tái)機(jī)組，1997年6月28日第4臺(tái)機(jī)組投產(chǎn)，電站4臺(tái)機(jī)全部投入生產(chǎn)運(yùn)行。

十三陵電廠4臺(tái)機(jī)組為立軸混流可逆式水輪發(fā)電機(jī)組，采用半傘式結(jié)構(gòu)，額定轉(zhuǎn)速500 r/min，瞬態(tài)飛逸轉(zhuǎn)速725 r/min，穩(wěn)態(tài)飛逸轉(zhuǎn)速681 r/min，采用發(fā)電機(jī)組和主變壓器單元接線，發(fā)電機(jī)組出口電壓采用13.8 kV,同期開關(guān)設(shè)在主變高壓側(cè)，并設(shè)有五極換相刀閘，每?jī)膳_(tái)發(fā)電機(jī)組共用一條單母線，兩條單母線之間不設(shè)母聯(lián)開關(guān)，有兩條220 kV出線接入昌平500 kV變電站。

其軸承系統(tǒng)分為發(fā)電機(jī)導(dǎo)軸承、發(fā)電機(jī)推力/下導(dǎo)軸承、水輪機(jī)導(dǎo)軸承3部分，發(fā)電機(jī)上導(dǎo)軸承、發(fā)電機(jī)推力/下導(dǎo)軸承、水輪機(jī)導(dǎo)軸承油循環(huán)系統(tǒng)均采用體外強(qiáng)迫循環(huán)，自動(dòng)控制油泵起停，每臺(tái)發(fā)電機(jī)推力/下導(dǎo)軸承系統(tǒng)配備1臺(tái)高壓油頂起交流油泵、1臺(tái)高壓油頂起直流油泵，交流泵作為主泵運(yùn)行，當(dāng)高壓油頂起壓力不滿足時(shí)，直流泵啟動(dòng)。2005～2008年完成了電廠首輪4臺(tái)機(jī)組的A級(jí)檢修，但僅對(duì)推力瓦瓦面進(jìn)行修復(fù)處理，2013～2015年4臺(tái)機(jī)組B級(jí)檢修過程中，發(fā)現(xiàn)推力瓦瓦面出現(xiàn)不同程度劃痕，影響高壓油頂起系統(tǒng)運(yùn)行，在機(jī)組運(yùn)行過程中曾出現(xiàn)因高壓油頂起壓力允許信號(hào)不滿足造成機(jī)組啟動(dòng)不成功的事件。高壓油頂起壓力允許信號(hào)僅由壓力開關(guān)送出，只能進(jìn)行定性判斷，不能進(jìn)行定量分析，且一旦出現(xiàn)壓力開關(guān)本身故障，也會(huì)造成機(jī)組啟動(dòng)過程中高壓油頂起壓力信號(hào)不滿足，機(jī)組啟動(dòng)不成功。

1 運(yùn)行現(xiàn)狀

十三陵電廠4臺(tái)機(jī)組經(jīng)過2005～2008年機(jī)組A級(jí)檢修對(duì)推力瓦進(jìn)行修復(fù)后，經(jīng)過近10年的運(yùn)行，推力瓦磨損較為嚴(yán)重，鏡板下表面也有一定的磨損，鏡板及推力瓦已經(jīng)達(dá)不到設(shè)計(jì)時(shí)的平面光潔度，高壓油頂起泵啟動(dòng)時(shí)，高壓油頂起泵出口壓力表壓力下降明顯，單臺(tái)泵已不能滿足高頂壓力定值要求，特別是3號(hào)機(jī)組在啟機(jī)和停機(jī)過程中高壓油頂起系統(tǒng)兩臺(tái)泵同時(shí)啟動(dòng)，頂起穩(wěn)定壓力穩(wěn)定在11 MPa左右，低于3號(hào)機(jī)組高頂壓力開關(guān)12 MPa定值，為保證機(jī)組正常啟動(dòng)，電廠和發(fā)電機(jī)生產(chǎn)廠家共同研究計(jì)算，將高壓油頂起壓力定值由12MPa調(diào)整為10MPa，在保證機(jī)組正常運(yùn)行的前提下，確保發(fā)電機(jī)不會(huì)因高壓油頂起油膜建立不良造成推力瓦燒損。4臺(tái)機(jī)組高壓油頂起泵運(yùn)行壓力如表1所示。

表1 高壓油頂起運(yùn)行壓力統(tǒng)計(jì)表單位：MPa

在2013～2015年機(jī)組B級(jí)檢修過程中，對(duì)4臺(tái)機(jī)組推力瓦瓦面進(jìn)行檢查，對(duì)比4臺(tái)機(jī)組推力瓦瓦面磨損情況，發(fā)現(xiàn)1號(hào)機(jī)組、2號(hào)機(jī)組推力瓦瓦面磨損較輕，3號(hào)機(jī)組、4號(hào)機(jī)組推力瓦瓦面磨損較為嚴(yán)重，推力瓦瓦面磨損情況如圖1、2所示。

圖1 3號(hào)機(jī)組推力瓦磨損

圖2 4號(hào)機(jī)組推力瓦磨損

高壓油頂起壓力允許信號(hào)由一個(gè)壓力開關(guān)送出，當(dāng)壓力達(dá)到高壓油頂起壓力定值12 MPa時(shí)，壓力開關(guān)常開節(jié)點(diǎn)閉合，高壓油頂起壓力滿足信號(hào)返回，機(jī)組開機(jī)過程中，只有收到壓力滿足信號(hào)，監(jiān)控系統(tǒng)開機(jī)流程才會(huì)繼續(xù)執(zhí)行下一步操作。

2 優(yōu)化方案

十三陵電廠4臺(tái)機(jī)組推力瓦磨損較為嚴(yán)重，特別是3號(hào)機(jī)組、4號(hào)機(jī)組高壓油頂起壓力下降較為明顯，且如需更換單個(gè)推力瓦，需在機(jī)組A級(jí)檢修、轉(zhuǎn)子吊出的情況下方可進(jìn)行，否則無法對(duì)所更換的推力瓦高程及水平進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，使得更換后的推力瓦與其他推力瓦存在高程差、水平差，造成鏡板和推力瓦燒損，機(jī)組事故擴(kuò)大。為此，經(jīng)過綜合分析比較，電廠決定將高壓油頂起壓力上送至監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)視高壓油頂起運(yùn)行壓力，并設(shè)置報(bào)警值，通過高壓油頂起壓力間接監(jiān)視推力瓦磨損情況，一旦推力瓦磨損情況加劇，造成高壓油頂起壓力低于報(bào)警值，監(jiān)控系統(tǒng)將會(huì)立即出現(xiàn)高壓油頂起壓力低報(bào)警，確保值班人員能夠及時(shí)采取有效措施，避免損傷推力瓦，并準(zhǔn)確判斷缺陷部位。

同時(shí)，為避免高壓油頂起壓力開關(guān)故障造成機(jī)組啟動(dòng)不成功事件的發(fā)生，增加一個(gè)高壓油頂起壓力開關(guān)，采取并聯(lián)的方式，同時(shí)，將壓力變送器上送信號(hào)在水輪機(jī)控制PLC內(nèi)與壓力開關(guān)上送的壓力允許信號(hào)并聯(lián)，通過采取不同工作原理的壓力傳感器，避免高壓油頂起壓力允許信號(hào)返回失敗。

3 方案實(shí)施

（1）加裝分油器

為將高壓油頂起壓力變送器、2個(gè)壓力開關(guān)接至高壓油頂起母管，現(xiàn)場(chǎng)在原高壓油頂起壓力開關(guān)供油管路的基礎(chǔ)上，加裝高壓油頂起壓力監(jiān)視裝置分油器，分別給壓力開關(guān)、壓力變送器供油，分油器外形尺寸圖如圖3所示，其中16（接頭6）上接壓力變送器。

圖3 高壓油頂起壓力監(jiān)視裝置分油器外形尺寸圖

（2）高壓油頂起壓力開關(guān)采用并聯(lián)方式

將高壓油頂起壓力開關(guān)常開接點(diǎn)采用并聯(lián)方式接線后，再上送至水輪機(jī)控制系統(tǒng)。

（3）壓力開關(guān)與壓力變送器控制邏輯

將壓力變送器的數(shù)值送入水輪機(jī)控制系統(tǒng)PLC內(nèi)參與程序判斷，壓力開關(guān)允許信號(hào)與壓力變送器允許信號(hào)并聯(lián)，并將壓力變送器壓力滿足定值設(shè)為10 MPa，控制程序修改如圖4所示。

圖4 高壓油頂起壓力開關(guān)與壓力變送器控制邏輯圖

（4）監(jiān)控系統(tǒng)增加高壓油頂起壓力監(jiān)視信號(hào)

將4號(hào)機(jī)組高壓油頂起壓力變送器信號(hào)上送至監(jiān)控系統(tǒng)，并在監(jiān)控系統(tǒng)增加壓力信號(hào)顯示及報(bào)警，在4號(hào)機(jī)組高壓油頂啟泵運(yùn)行時(shí)，壓力低于10 MPa時(shí)報(bào)警，提醒值班人員加強(qiáng)監(jiān)視，在必要時(shí)及時(shí)采取措施處理。監(jiān)控系統(tǒng)壓力顯示如圖5所示。

圖5 高壓油頂起壓力顯示

4 總結(jié)與展望

通過加裝壓力開關(guān)及壓力變送器，優(yōu)化壓力開關(guān)、壓力變送器控制邏輯、并將高壓油頂起壓力上送至監(jiān)控系統(tǒng)，使在線監(jiān)視機(jī)組推力瓦磨損情況成為可能，為分析機(jī)組抽水啟動(dòng)過程中啟動(dòng)力矩提供了技術(shù)手段，同時(shí)，修改壓力開關(guān)與壓力變送器控制邏輯，使機(jī)組啟動(dòng)過程中高壓油頂起壓力滿足信號(hào)由單一元件改為不同工作原理的多元件上送，徹底避免了因機(jī)組高壓油頂起壓力不滿足而造成啟動(dòng)不成功事件的發(fā)生。

[1]張 宏,武中德.三峽機(jī)組推力軸承高壓油頂起系統(tǒng)[J].水電站機(jī)電技術(shù),2007（05）:17-18，21.

[2]肖先照.立式水輪發(fā)電機(jī)推力軸承高壓油頂起裝置[J].上海大中型電機(jī),2014（04）:19-21.

[3]高天德.水輪發(fā)電機(jī)推力軸承高壓油頂起裝置的設(shè)置和應(yīng)用[J].大電機(jī)技術(shù),1990（06）:15-20.

TV737

：B

：1672-5387（2017）03-0057-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.03.018

2016-10-09

鄒志偉（1982-），男，工程師，從事抽水蓄能電廠生產(chǎn)運(yùn)行及維護(hù)檢修相關(guān)工作。