一起水電廠機(jī)組制動(dòng)系統(tǒng)誤動(dòng)事件分析與處理

劉玉生

摘 要：本文通過(guò)對(duì)一起水輪發(fā)電機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)誤動(dòng)事件的原因、處理過(guò)程及防范措施等進(jìn)行剖析，為制動(dòng)系統(tǒng)防誤閉鎖提供處理經(jīng)驗(yàn)與借鑒方法，保證水電廠安全穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：水輪發(fā)電機(jī)組；制動(dòng)系統(tǒng)；防誤閉鎖

中圖分類號(hào)：TM312 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 機(jī)組制動(dòng)概述

當(dāng)水輪發(fā)電機(jī)組與電網(wǎng)系統(tǒng)解列，導(dǎo)葉關(guān)閉之后，機(jī)組的動(dòng)能僅消耗在克服摩擦力矩上。在自由制動(dòng)過(guò)程中，作用于機(jī)組主軸上的制動(dòng)總力矩等于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子對(duì)空氣的摩擦力矩、推力軸承和導(dǎo)軸承上的摩擦力矩、水輪機(jī)與水的摩擦力矩之和。機(jī)組轉(zhuǎn)速高時(shí)制動(dòng)力矩大，機(jī)組轉(zhuǎn)速下降快；機(jī)組轉(zhuǎn)速低時(shí)制動(dòng)力矩小，機(jī)組轉(zhuǎn)速下降慢，低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)。所以機(jī)組都裝有強(qiáng)迫制動(dòng)裝置——電制動(dòng)裝置或機(jī)械制動(dòng)裝置。對(duì)機(jī)械制動(dòng)裝置而言，當(dāng)制動(dòng)閘在較高轉(zhuǎn)速下投入時(shí)，容易造成制動(dòng)閘磨損嚴(yán)重，產(chǎn)生粉塵污染定子、轉(zhuǎn)子等設(shè)備；當(dāng)制動(dòng)閘在較低轉(zhuǎn)速下投入時(shí)，由于機(jī)組轉(zhuǎn)速下降到低轉(zhuǎn)速慢，長(zhǎng)時(shí)間的機(jī)械摩擦使得推力軸承的潤(rùn)滑條件惡化，有可能發(fā)生干摩擦造成軸承損壞。選擇好制動(dòng)閘投入的適當(dāng)時(shí)間，可以實(shí)現(xiàn)在最小磨損下盡快使機(jī)組制動(dòng)。

某水電廠2號(hào)機(jī)組型號(hào)為HL497-LJ-200，立軸混流式水輪機(jī)，金屬蝸殼，額定轉(zhuǎn)速為375 r/min，采用風(fēng)閘頂起機(jī)械制動(dòng)方式強(qiáng)迫制動(dòng)。制動(dòng)裝置由裝設(shè)于下機(jī)架上的4套風(fēng)閘和裝設(shè)于轉(zhuǎn)子上的制動(dòng)環(huán)組成。制動(dòng)的控制過(guò)程較為簡(jiǎn)單：在機(jī)組停機(jī)過(guò)程轉(zhuǎn)速降為75 r/min時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)按停機(jī)流程開(kāi)出風(fēng)閘上頂令，電磁三通閥（2FDK）動(dòng)作導(dǎo)通， 0.55MPa～0.7MPa的壓縮空氣通過(guò)加閘系統(tǒng)總進(jìn)氣閥（2301）、電磁三通閥（2FDK）、加閘系統(tǒng)出口閥（2302）頂起風(fēng)閘閘板，與制動(dòng)環(huán)之間產(chǎn)生摩擦實(shí)現(xiàn)強(qiáng)迫制動(dòng)。

2 事件經(jīng)過(guò)

2.1 運(yùn)行方式背景

某水電廠按照發(fā)電計(jì)劃開(kāi)啟2號(hào)機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電，運(yùn)行人員在監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)啟動(dòng)機(jī)組順控開(kāi)機(jī)流程，在機(jī)組開(kāi)機(jī)并網(wǎng)過(guò)程中發(fā)生風(fēng)閘誤動(dòng)上頂運(yùn)行事件。

2.2 監(jiān)控系統(tǒng)信息

2.3 現(xiàn)場(chǎng)檢查情況

進(jìn)入廠房檢查機(jī)組情況如下：

（1）進(jìn)入發(fā)電機(jī)層能聞到明顯的膠臭味。

（2）2號(hào)機(jī)組上、下風(fēng)洞蓋板不嚴(yán)處有煙冒出。

（3）打開(kāi)2號(hào)機(jī)組風(fēng)洞蓋板檢查，風(fēng)洞內(nèi)有大量濃煙。

（4）上、下風(fēng)洞內(nèi)檢查未見(jiàn)其他異常。

2.4 處理過(guò)程

（1）運(yùn)行人員與調(diào)度聯(lián)系將2號(hào)機(jī)組停機(jī)檢查，負(fù)荷轉(zhuǎn)移至1號(hào)機(jī)，同時(shí)向上級(jí)管理人員匯報(bào)情況。

（2）運(yùn)行人員做好安全隔離措施后，測(cè)量2號(hào)機(jī)組轉(zhuǎn)子絕緣為1MΩ，定子絕緣吸收比為125 MΩ/25 MΩ，均合格。

（3）將2號(hào)機(jī)組轉(zhuǎn)為檢修狀態(tài)供檢修人員檢查處理。

（4）機(jī)械檢修人員對(duì)2號(hào)機(jī)組制動(dòng)環(huán)進(jìn)行清抹，檢查2號(hào)機(jī)組風(fēng)閘制動(dòng)閘板有輕微磨損。

（5）自動(dòng)化檢修人員檢查調(diào)出LCU現(xiàn)地控制單元程序檢查開(kāi)機(jī)流程設(shè)置正常，風(fēng)閘上頂位置接點(diǎn)作為開(kāi)機(jī)閉鎖條件之一，開(kāi)機(jī)流程不會(huì)開(kāi)出風(fēng)閘上頂令；全面檢查L(zhǎng)CU現(xiàn)地控制單元程序各控制流程，只有在停機(jī)流程中，當(dāng)機(jī)組導(dǎo)葉全關(guān)且轉(zhuǎn)速降至20%Ne以下時(shí)有風(fēng)閘上頂令開(kāi)出；檢查風(fēng)閘制動(dòng)回路絕緣正常，各節(jié)點(diǎn)電壓正常，電磁三通閥（2FDK）檢查正常。

（6）2號(hào)機(jī)組開(kāi)、停機(jī)靜態(tài)傳動(dòng)試驗(yàn)，未發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象；

（7）解除2號(hào)機(jī)組安全隔離措施做動(dòng)態(tài)試驗(yàn)：2號(hào)機(jī)組LCU現(xiàn)地控制單元開(kāi)機(jī)空轉(zhuǎn)2次、空載1次，上位機(jī)開(kāi)機(jī)空轉(zhuǎn)1次、空載1次均正常。

（8）2號(hào)機(jī)組風(fēng)閘故障處理完畢，將機(jī)組交回給電網(wǎng)系統(tǒng)備用。

3 原因分析

2號(hào)機(jī)組經(jīng)過(guò)全面檢查及開(kāi)停機(jī)靜態(tài)、動(dòng)態(tài)試驗(yàn)，未發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象，根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)信號(hào)分析，判斷為監(jiān)控系統(tǒng)LCU現(xiàn)地控制單元開(kāi)出量模板（MB80 DOM214）存在問(wèn)題，工作不穩(wěn)定，造成在開(kāi)出開(kāi)機(jī)令的同時(shí)開(kāi)出風(fēng)閘上頂令，導(dǎo)致在開(kāi)機(jī)過(guò)程中風(fēng)閘上頂運(yùn)行事件發(fā)生。機(jī)組開(kāi)關(guān)合閘后風(fēng)閘上頂令復(fù)歸，風(fēng)閘無(wú)壓落下，上頂時(shí)長(zhǎng)為1分12秒。

4 防范措施

4.1 將2號(hào)機(jī)組LCU現(xiàn)地控制單元上開(kāi)出量模板（MB80 DOM214）更換為新模板。

4.2 為防止機(jī)組風(fēng)閘上頂開(kāi)出令誤動(dòng)，在3臺(tái)機(jī)開(kāi)出風(fēng)閘制動(dòng)回路上加裝開(kāi)機(jī)閉鎖風(fēng)閘動(dòng)作回路（如圖1所示）。加裝兩個(gè)閉鎖接點(diǎn)為：（1）ZL04導(dǎo)葉全關(guān)位置常開(kāi)接點(diǎn)；（2）20%Ne轉(zhuǎn)速測(cè)速裝置20%額定轉(zhuǎn)速獨(dú)立輸出接點(diǎn)。

4.3在加裝開(kāi)機(jī)閉鎖風(fēng)閘動(dòng)作回路工作未完成前，3臺(tái)機(jī)加閘系統(tǒng)總進(jìn)氣閥由常開(kāi)狀態(tài)改為常閉狀態(tài)。在此期間，機(jī)組停機(jī)時(shí)在機(jī)組轉(zhuǎn)速降至20%額定轉(zhuǎn)速時(shí)，將相應(yīng)機(jī)組的加閘系統(tǒng)總進(jìn)氣閥打開(kāi)供機(jī)組加閘，停機(jī)完成后恢復(fù)閥門為常閉狀態(tài)。

4.4由于設(shè)備故障不可能完全杜絕，運(yùn)行人員必須提高思想認(rèn)識(shí)，加強(qiáng)工作責(zé)任心，嚴(yán)格執(zhí)行公司相關(guān)管理規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)，認(rèn)真完成設(shè)備巡檢、運(yùn)行監(jiān)盤工作，嚴(yán)密監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷、異常、故障，并采用相應(yīng)措施進(jìn)行處理。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)該水電廠這次事件，發(fā)現(xiàn)了在制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)上存在的隱患，防誤閉鎖設(shè)計(jì)沒(méi)有進(jìn)行全面的軟硬件配合考慮。通過(guò)增設(shè)防誤閉鎖接點(diǎn)改造風(fēng)閘制動(dòng)回路后，很好的消除了這一隱患，至今未再出現(xiàn)該類事件，為水電廠制動(dòng)系統(tǒng)防誤閉鎖提供有效的借鑒方法。

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