淺談提高發(fā)電機(jī)組測速裝置準(zhǔn)確率方案

華電（沙縣）能源有限公司 羅晟 游玲

微機(jī)測速裝置是水輪機(jī)組的重要組成部分，采用機(jī)械轉(zhuǎn)速傳感器和電氣轉(zhuǎn)速傳感器，同時測量機(jī)械轉(zhuǎn)速脈沖信號和發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓頻率，實現(xiàn)對發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速的測量和控制。

在NBT 35004-2013《水力發(fā)電廠自動化設(shè)計技術(shù)規(guī)范》中詳細(xì)列出了水力發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速信號器的安裝位置和用途，見表1。

可見，如果測速信號不正確，就會導(dǎo)致機(jī)組無法開機(jī)并網(wǎng)甚至事故停機(jī)。隨著發(fā)電機(jī)組自動控制系統(tǒng)的不斷進(jìn)步和流域集控的推進(jìn)，對機(jī)組轉(zhuǎn)速測量與保護(hù)的可靠性要求越來越高。

存在問題及分析

2017年1~3月對某水電廠3臺發(fā)電機(jī)組測速裝置動作準(zhǔn)確率情況進(jìn)行了統(tǒng)計。統(tǒng)計情況見表2。

根據(jù)統(tǒng)計情況發(fā)現(xiàn)，目前機(jī)組測速裝置測速準(zhǔn)確率還處于較低水平，會引起較多故障，延長開機(jī)時間，加大耗水率和廠用電率。同時，機(jī)組測速裝置動作準(zhǔn)確率不高會造成機(jī)組開機(jī)時間延長。而且，開機(jī)時間延長均發(fā)生在轉(zhuǎn)速上升至95%（高壓頂泵起泵組關(guān)閉）（起勵）這一階段。

原因分析

轉(zhuǎn)速上升至95%節(jié)點動作延時是由多方面原因造成的。根據(jù)掌握的情況來看，從影響故障處理的各方面確定了10個末端因素，并制定要因確認(rèn)計劃表。詳情見表3。

（1）測速裝置電纜屏蔽層未良好接地。

確認(rèn)方式：現(xiàn)場檢查測速裝置所有電纜屏蔽層是否良好接地。

確認(rèn)內(nèi)容：現(xiàn)場檢查，調(diào)速器電氣柜測速裝置電纜是ZR-KVVP2。盤柜和關(guān)聯(lián)電纜屏蔽層無良好接地。未按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范接地。只有少數(shù)電纜有接地。

表1 水力發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速信號器安裝位置及用途

表2 2017年1~3月某水電廠3臺發(fā)電機(jī)測速裝置動作準(zhǔn)確率統(tǒng)計表

標(biāo)準(zhǔn)：接地應(yīng)使用水電廠公用接地網(wǎng)接地，為了避免產(chǎn)生接地環(huán)流或接地噪聲干擾，同時為了設(shè)備的安全防護(hù)，設(shè)備的外殼、交流電源、邏輯回路、信號回路和電纜屏蔽層必須按如下原則接地。

信號和電纜屏蔽層的接地應(yīng)考慮相應(yīng)傳感器或其他連接設(shè)備的接地點，避免兩點接地，并且盡可能選擇計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)接收設(shè)備端一點接地。

任一機(jī)柜（或一套裝置）內(nèi)全部對外接口設(shè)備有隔離時，機(jī)柜外殼、交流電源、計算機(jī)直流電路和電纜屏蔽層應(yīng)在機(jī)柜內(nèi)共一點接地。計算機(jī)邏輯回路在機(jī)柜內(nèi)應(yīng)只有一點同機(jī)柜的共接地點連接。

運行層調(diào)速器電氣柜所有帶電部件和裸露導(dǎo)電部件之間的絕緣電阻應(yīng)不小于1兆歐姆。

標(biāo)準(zhǔn)來源：《水電廠計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)基本技術(shù)條件》（DL/T 578-2008)。

（2）齒盤探頭安裝間距不對。

確認(rèn)方式：對齒盤探頭安裝位置進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)查。

確認(rèn)內(nèi)容：經(jīng)現(xiàn)場確認(rèn)，齒盤探頭安裝不符合現(xiàn)場條件，齒盤探頭安裝有傾斜角度，造成轉(zhuǎn)速信號波動，機(jī)械測速裝置在經(jīng)過試驗時，齒盤信號存在不正常現(xiàn)象。

標(biāo)準(zhǔn)：測速裝置參數(shù)要求探頭頂端面與動片之間的距離小于8毫米，并且齒盤探頭軸線與齒盤軸線相交且垂直。

標(biāo)準(zhǔn)來源：《微機(jī)測速裝置技術(shù)及使用手冊》《水輪機(jī)控制系統(tǒng)技術(shù)條件》（GB/T9652.1-2007)。

由以上論證，確認(rèn)要因為以下兩方面。

A 電纜屏蔽層未良好接地；

B 齒盤探頭安裝間距不對。

選擇對比方案

針對上述兩點要因，提出了與之對應(yīng)的各種解決方案，然后針對各個方案進(jìn)行綜合評估，從中選出最為合理的實施方案。

（1）針對“電纜屏蔽層未良好接地”這一要因，提出了對策：電纜屏蔽重新規(guī)范接線。

試驗評估、選擇、確定對策方案，針對方案通過試驗分析其經(jīng)濟(jì)性、可靠性、可實施性，進(jìn)行綜合分析評估，發(fā)現(xiàn)“屏蔽電纜重新規(guī)范接線”這一方案可靠性高，適合長期運行要求。予以推行。

（2）針對“齒盤探頭安裝間距不對”這一要因，提出以下3條對策方案進(jìn)行齒盤探頭的間距調(diào)整。

A 用鋼板尺分別測量間距；

B 通過大軸盤車，將動片移動到探頭位置，再用塞尺測量；

C 用鋼板尺做一個弧度，間接測量間距。

針對每條方案通過試驗分析其經(jīng)濟(jì)性、可靠性、可實施性，進(jìn)行綜合分析評估后，發(fā)現(xiàn)方案C在經(jīng)濟(jì)性和可實施性上更有優(yōu)勢。予以推行。

具體方案實施

將電纜屏蔽按規(guī)范接地，并確保良好。

步驟一：查找測速信號相關(guān)電纜，并將該電纜的網(wǎng)狀屏蔽進(jìn)行可靠接地。

步驟二：屏蔽電纜進(jìn)行接地導(dǎo)通測試。確保屏蔽電纜良好接地。

將鋼板尺放在齒盤上以確定距離，再配合塞尺測量。

確定探頭頂端面與動片之間的距離在規(guī)定的3毫米距離最佳，并且齒盤探頭軸線與齒盤軸線相交且垂直。

效果檢查

（1）測速裝置動作正確率統(tǒng)計情況。

根據(jù)2017年7~9月3臺發(fā)電機(jī)測速裝置動作正確率統(tǒng)計結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這一時期相比2016年同期的測速裝置準(zhǔn)確率大幅提高。具體情況見表4。

（2）經(jīng)濟(jì)效益。

以下就以采取方案前2016年7~9月和采取方案后的2017年7~9月兩個時段機(jī)組測速裝置準(zhǔn)確率引起的經(jīng)濟(jì)損耗進(jìn)行比較。

2016年7~9月開機(jī)時間延長8次，共計4小時；2017年7~9月開機(jī)時間延長1次，共計0.5小時。通過數(shù)據(jù)分析，單臺機(jī)組一個季度平均減少耗水量144000立方米，折合電量3945千瓦時，節(jié)約廠用電1128千瓦時。按電價0.38元/千瓦時計算，加上人工費，平均一年增加效益總計人民幣9548元。如果按3臺機(jī)組計算平均一年將增加效益28644元。

表3 要因確認(rèn)計劃表

表4 方案實施前后3臺機(jī)組測速準(zhǔn)確率對比表

結(jié)論

隨著發(fā)電機(jī)組自動控制系統(tǒng)的不斷進(jìn)步和流域集控的推進(jìn)，對機(jī)組轉(zhuǎn)速測量與保護(hù)的可靠性要求越來越高。這次處理問題的方法，從根本上提高了發(fā)電機(jī)組測速裝置的準(zhǔn)確率，達(dá)到了預(yù)期效果，提高了系統(tǒng)和設(shè)備的穩(wěn)定性與可靠性，同時也為解決此類問題積累了寶貴經(jīng)驗。