某#5 機組抽水調(diào)相運行時跳機故障原因分析與處理

張國洋

（廣東蓄能發(fā)電有限公司，廣東 廣州 510950）

0 引 言

廣東蓄能發(fā)電有限公司坐落在廣州市從化區(qū)呂田鎮(zhèn)，共有8 臺水泵水輪機組，總裝機容量2 400 MW。機組的主要功能是抽水蓄能發(fā)電。抽水蓄能機組共有5種狀態(tài)：停機狀態(tài)、發(fā)電狀態(tài)、抽水狀態(tài)、發(fā)電調(diào)相狀態(tài)和抽水調(diào)相狀態(tài)。抽水蓄能機組既可以向電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)出有功、無功，也可以吸收電網(wǎng)系統(tǒng)的有功、無功。抽水蓄能機組在電網(wǎng)中有著調(diào)峰填谷、事故備用、穩(wěn)定系統(tǒng)電壓以及配合大型機組做甩負荷試驗等功能。如果運行中的機組跳機，會對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行造成一定的影響，因此對機組跳機的故障處理的分析顯得尤為重要。

1 故障情況簡要介紹

2019 年11 月18 日00:19，廣東中調(diào)啟動#5 機組CP 工況，成功并網(wǎng)。機組CP 工況穩(wěn)態(tài)運行時，吸收無功的范圍為-160～+80 MWar，吸收有功約為4 MW。吸收無功的多少根據(jù)廣東中調(diào)的要求執(zhí)行。

04:58 廣東蓄能發(fā)電有限公司上位機出現(xiàn)機組上下迷宮環(huán)水流量丟失、振動成組故障、水導擺度告警。值班員查看模擬圖發(fā)現(xiàn)，#5 機組CP 穩(wěn)態(tài)運行時水導振動較大，各軸承瓦溫有上升趨勢。值班員將相關的信息匯報值班長，同時持續(xù)跟進#5 機組CP 工況的運行情況，及時關注振動、溫度的變化趨勢，并于05:06觀察到機組振動值較高且有上升的趨勢時，向廣東中調(diào)申請換機。

05:10#5 機組水導振動增大至跳機值，保持時間超過15 s，#5 機組跳機。

#5 機組CP 工況穩(wěn)態(tài)運行時跳機后，值班人員啟動事故事件匯報流程，并進廠房開展故障處理?，F(xiàn)地檢查一次設備狀態(tài)、機組轉速、注油泵啟動、球閥導葉關閉、各刀閘位置狀態(tài)、各液壓閥門位置狀態(tài)是否正確。經(jīng)過現(xiàn)地檢查確認一次設備狀態(tài)正常后，正式進入#5 機組CP 穩(wěn)態(tài)運行跳機故障分析處理階段。

2 故障原因分析

本次故障采用的故障分析模型為“5WHY”分析法，也可稱之為根本原因分析法?！?WHY”分析法是對一個問題點連續(xù)以5個“為什么”自問，以追究其根本原因。雖為5 個為什么，但使用時不限定只做“5 次為什么的探討”，主要是必須找到根本原因為止。有時可能只要3 次，有時也許要10 次甚至更多次。圖1 為“5WHY”分析法模型圖。

圖1 “5WHY”分析法模型圖

2.1 本次故障處理分析思路

#5 機組CP 工況跳機后，故障處理主要從兩個方面展開分析：一方面是根據(jù)機組跳機前設備出現(xiàn)的報警及現(xiàn)場觀察到的現(xiàn)象進行分析；另一方面是根據(jù)廣東蓄能發(fā)電生產(chǎn)管理系統(tǒng)eventlog 信息進行分析。

從#5 機組CP 工況跳機前設備出現(xiàn)的報警及現(xiàn)場觀察到的現(xiàn)象進行分析。#5 機組跳機前，#5 機組已在CP 運行接近5 h，跳機前10 min#5 機組出現(xiàn)水導振動、擺度等相關報警，并各軸承、軸承油的瓦溫都有一定程度的升高但還未達到報警值，因此未上報警站，直至水導擺度（見圖2）達到跳機值，延時15 s 后跳機。故障后查看#5 機組各導軸承振動有明顯的增大，各導軸承瓦溫、油溫均有明顯上升。根據(jù)該現(xiàn)象，判斷可能原因為各軸承瓦及其相關部件松動或者水泵水輪機軸線發(fā)生偏移，導致機組運行時擺度、振動增大，進而引起瓦溫、油溫升高。按照現(xiàn)象分析，可能存在這種原因，但是否最終原因還需進行試驗驗證或者機組退備后進行檢查。具體如何處理措施還需進行詳細分析，防止盲目決策造成更嚴重的后果。

圖2 #5 機組水導擺度曲線

對#5 機組CP 工況運行前后eventlog 信息進行分析，#5 機組CP 運行后期，#5 機組頻繁出現(xiàn)轉輪室水位高、非常高信號并短暫復歸的報警，該報警不上報警站。正常機組CP 工況運行時，轉輪室水位在轉輪以下位置[3]。隨著轉輪室氣體的變化，轉輪室水位會有一定程度的變化。當轉輪室水位升高時，壓水保持進氣電磁閥開啟給轉輪室補氣，轉輪室水位降低至正常水位后，壓水保持進氣電磁閥停止給轉輪室補氣。#5機組跳機后，查看機組CP 工況正常運行時吸收有功為4 MW，跳機前15 min 吸收有功為20 MW，跳機前 5 min 吸收有功54 MW。機組CP 運行時吸收有功增大無報警，不上報警站。查看eventlog 發(fā)現(xiàn)，機組出現(xiàn)轉輪室水位高、非常高報警時，壓水保持進氣電磁閥開啟命令發(fā)出后，該電磁閥未再進行動作，與正常運行時不符。由此可以分析，此次故障時壓水保持閥本身可能存在問題，但是否因為壓水保持閥本身的原因導致此次跳機還需進行驗證。

2.2 本次故障處理過程

經(jīng)過原因分析后，初步確定各導軸承瓦及相關部件松動或者水泵水輪機軸線發(fā)生偏移，以及壓水保持進氣電磁閥故障引起的機組CP 運行時補氣不足，導致轉輪室水位上升，進而振動擺度增大，可能導致機組跳機。

對于各導軸承瓦及相關部件松動或者水泵水輪機軸線發(fā)生偏移的可能原因，因排查此原因需要機組退備排水進行詳細檢查，檢查時間至少需要7 天?？紤]到7 天時間對于公司考核指標的要求，該項檢查不首先做，待其他原因排查完畢后再最終確定此項目的檢查情況。

對于壓水保持進氣電磁閥故障的情況，實施安全措施后對該電磁閥試驗，發(fā)現(xiàn)該電磁閥開啟的命令發(fā)出后，進氣管路無明顯的氣流聲，壓水氣罐的壓力也未見明顯的降低?，F(xiàn)地將該電磁閥更換后再次進行試驗，進氣管路有明顯的氣流聲，壓水氣罐的壓力也有明顯的降低。拆解該電磁閥后發(fā)現(xiàn)，#5 機組壓水保持進氣電磁閥閥桿處缺少了電磁閥線圈的限位螺母，導致#5 機組壓水保持進氣電磁閥不能正確動作，進而不能及時補氣。

經(jīng)分析，跳機原因初步分析為#5 機組CP 運行時壓水保持進氣電磁閥故障，導致尾水水位上升至轉輪位置引起轉輪甩水，進而有功增大，振動及擺度隨之增大，導致機組跳機。

鑒于檢查軸瓦及軸線的工期較長，影響考核指標，為進一步排除原因，在更換壓水保持進氣電磁閥后，對#5 機組進行單步升速試驗，觀察各轉速狀態(tài)下的振動、擺度、溫度等參數(shù)是否正常，以驗證機組軸瓦及軸線是否有問題。經(jīng)過單步升速試驗，發(fā)現(xiàn)#5 機組升速過程中各項參數(shù)正常，遂將#5 機組交回系統(tǒng)備用。#5 機組交回系統(tǒng)備用后，多次啟動機組發(fā)電、抽水、抽水調(diào)相等工況，運行均正常。

為徹底排除利用#5 機組軸瓦及軸線的問題，利用#5 機組檢修窗口進一步檢查#5 機組軸瓦及其相關部件、軸線的狀態(tài)，檢查結果均正常。

3 結 論

通過本次故障處理，可總結如下經(jīng)驗：分析故障原因時，要全面排查故障發(fā)生時的現(xiàn)象及信息，根據(jù)情況制定針對性的原因分析方向；處理故障時不盲目進行決策，要根據(jù)排查原因的難易程度逐個進行排查。