機組導葉彈簧連桿動作的停機流程方案探討

摘要：文章介紹了燈泡貫流式機組采用導葉彈簧連桿動作信號加停機過程的判斷邏輯，分析了導葉彈簧連桿誤動信號容易造成機組由正常停機流程轉為嚴重事故停機流程的原因以及嚴重事故停機對機組安全的影響，闡述了常規(guī)導葉彈簧連桿動作的處理方式，討論了機組導葉彈簧連桿動作的停機流程解決方案。

關鍵詞：機組監(jiān)控；調速器；導葉彈簧連桿動作；停機流程

中圖分類號：TK730 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）12-0017-03

燈泡貫流式水電站機組監(jiān)控中，機組導葉彈簧連桿保護裝置動作的保護程序設計，一般采用機組正常停機過程加導葉彈簧連桿動作信號進行判斷，由機組正常停機流程轉為嚴重事故停機流程作為水機保護。當前，由于導葉彈簧連桿保護裝置越來越多地運用在燈泡貫流式機組當中，其裝置信號誤發(fā)或正常動作的現(xiàn)象越發(fā)頻繁，動作信號準確性的判斷也越發(fā)重要。正常停機過程中，信號誤發(fā)或正常動作都會引起機組停機流程轉為嚴重事故停機，加快了機組導葉的關閉速度和力度，執(zhí)行導葉強關，對機組的機械和液壓設備造成了一定的影響，加重了錯位導葉的卡阻現(xiàn)象。同時由于多個導葉拐臂錯位或導葉卡阻，會導致機組在低轉速下運行，容易造成機組剎車和軸瓦損傷。

通過本文的描述，分析機組導葉彈簧連桿動作造成的影響，引進彈簧連桿動作的個數(shù)判斷，探討機組監(jiān)控系統(tǒng)執(zhí)行不同的控制流程的方案，解決機組導葉彈簧連桿誤動造成的機組嚴重事故停機以及導葉彈簧連桿正常動作導致的機組低速運行的問題，提高機組水機保護的可靠性，保障機組設備安全。

1 常規(guī)的導葉彈簧連桿動作的處理方式

“正常停機過程+導葉彈簧連桿動作”作為機組的水機保護，在當前的機組監(jiān)控程序里，一般的判斷邏輯如圖1

所示：

圖1

按照一般的監(jiān)控邏輯判斷方法，往往會產(chǎn)生以下的

問題：

一是“正常停機過程+導葉彈簧連桿動作”的水機保護方式，無法避免機組導葉彈簧連桿報警裝置誤發(fā)信號或信號保持超過設定的t秒延時時間后，造成機組監(jiān)控從正常停機流程轉為嚴重事故停機流程，動作機組調速器緊急停機電磁閥、重錘關機卸載閥等一系列嚴重事故停機流程控制的自動化元件和設備。

二是機組正常停機過程，導葉彈簧連桿動作，發(fā)生導葉卡阻現(xiàn)象，機組監(jiān)控系統(tǒng)執(zhí)行嚴重事故停機流程，導葉全關，開度為零，機組剎車滿足投入條件，機組在低于30%的轉速狀態(tài)下運行，容易造成機組停機流程超時退出、機組軸瓦和剎車板磨損。

三是機組正常停機過程，導葉彈簧連桿動作，發(fā)生多個導葉卡阻現(xiàn)象，機組監(jiān)控系統(tǒng)執(zhí)行嚴重事故停機，導葉全關，開度為零，機組在30%至90%之間的轉速下運行，不滿足機組剎車投入條件，會導致機組停機流程超時退出、機組軸瓦和剎車板磨損，需操作機組尾水閘門（或事故閘門）進行停機。

四是機組正常停機過程，導葉彈簧連桿動作，發(fā)生多個導葉卡阻現(xiàn)象，機組監(jiān)控系統(tǒng)執(zhí)行嚴重事故停機，導葉全關，開度為零，機組在大于90%的轉速下運行，會導致機組過速、機組停機流程超時退出、水機保護失效、剎車板磨損和機組震動等嚴重后果，需操作機組尾水閘門（或事故閘門）進行停機。

結合以上的問題，通過選擇技術先進的機組導葉彈簧連桿報警裝置以及設置合理的信號保持延時時間，能正常避開機組導葉彈簧連桿報警裝置誤動作造成的后果，以上解決辦法在廣西右江的那吉電廠和魚梁電廠都得到了很好的驗證。但在機組導葉彈簧連桿報警裝置誤動信號保持時間超出設定時間或正常動作后，仍然不能避免出現(xiàn)以上的情況。為了更有效地解決機組水機保護存在的問題，降低機組導葉彈簧連桿動作造成的影響，為水電站運行監(jiān)控采取更好的處理措施提供參考，因此筆者提出了下文所述的解決方案進行探討。

2 機組彈簧連桿動作后機組停機流程的解決方案

為了解決上述出現(xiàn)的問題，筆者需要從機組監(jiān)控和調速器的控制邏輯考慮，找到一種更加安全、可靠和合理的解決辦法。

2.1 總體思路

引入機組導葉彈簧連桿動作個數(shù)（g），通過對機組導葉彈簧連桿動作個數(shù)（g）、機組轉速（n）和機組狀態(tài)等信號的邏輯判斷，按照不同的個數(shù)（g）和轉速（n）設定不同的停機流程或改變機組的狀態(tài)，以實現(xiàn)不同工況下區(qū)別控制的思路，最大程度地保護機組設備的安全。

2.2 具體方案

按照方案的總體思路，首先要確定機組是在正常停機狀態(tài)下，才執(zhí)行對機組導葉彈簧連桿報警裝置動作個數(shù)和轉速的判斷；非正常停機或正常停機過程有其他故障、事故信號的，直接執(zhí)行非正常停機流程。

為了確保機組的安全，對機組導葉彈簧連桿動作個數(shù)（g）和機組轉速的信號判斷，各電廠可根據(jù)實際情況在監(jiān)控程序內進行修改。筆者為了降低機組的控制風險，結合廣西右江那吉電廠運行中的實際經(jīng)驗，通過對四種運行工況的分析，設定以下四種控制邏輯，共同進行參考：

2.2.1 g≤1 or n≤30%時，執(zhí)行正常停機流程；通過g≤1 or n≤30%的判斷，執(zhí)行正常停機流程，利用機組剎車確保機組停止轉動，可避免導葉彈簧連桿誤動或正常動作后都是直接執(zhí)行機組嚴重事故停機的流程。

圖2

2.2.2 2≤g≤3 and n≤30%時，執(zhí)行機組緊急停機流程，動作調速器緊急停機閥；通過邏輯判斷，確保機組采取緊急停機和剎車投入的辦法，能保證機組停止轉動，不需動作機組重錘卸載閥，降低過快的導葉關閉速度對機組機械和液壓設備的影響。

圖3

2.2.3 4≤g≤8 or 30%

圖4

2.2.4 9≤g or n>90%時，機組直接由正常停機流程轉為嚴重事故停機流程，動作緊急停機電磁閥、機組事故卸載閥，下機組尾水閘門（或事故閘門）。

圖5

3 方案的特點

一是通過監(jiān)控程序和調速器程序的邏輯修改，增加對導葉彈簧連桿動作個數(shù)、轉速、導葉開度和延時時間等信號的判斷，無需增加外圍接線，邏輯的判斷就能防止機組在不同工況下實現(xiàn)機組低速運行和導葉強關的保護。

二是在停機過程中，通過對導葉彈簧連桿動作個數(shù)和轉速進行判斷，轉為不同的停機流程或恢復機組空轉狀態(tài)，讓運行人員有足夠的時間做好停機的安全措施，自動實現(xiàn)水機保護功能，保障機組設備安全。

三是當機組出現(xiàn)故障或其他異常情況時，有機組的電氣和機械過速保護，確保本方案的執(zhí)行安全可靠，避免機組出現(xiàn)失控的情況。

四是機組的控制邏輯可根據(jù)各電廠的運行水頭、機組額定轉速、導葉個數(shù)等實際情況進行修改，有利于實現(xiàn)不同機組的水機保護功能。

4 結語

通過引入導葉彈簧連桿動作的個數(shù)和機組轉速的判斷信號，并經(jīng)過合理的延時時間設置，能避免出現(xiàn)導葉彈簧連桿報警裝置誤動時，直接導致機組嚴重事故停機流程的后果，減少了機組嚴重事故保護動作的次數(shù)，降低了對機組機械和液壓設備造成的影響，降低機組在低轉速下運行對機組剎車和軸瓦的磨損。在流程的轉換中，通過軟件程序的設定，確保機組開機過程的平穩(wěn)過渡，保證機組的

安全。

目前，在水電站中尚未實現(xiàn)彈簧連桿動作后不同停機流程的成功案例，本文結合了廣西右江那吉電廠和魚梁電廠的機組監(jiān)控程序、調速器程序進行了構思，通過對不同控制流程的討論，認為本方案能實現(xiàn)設計的效果。

參考文獻

[1] 謝云敏.水電站計算機監(jiān)控技術[M].北京：水利水電出版社.

[2] 魏守平.水輪機調節(jié)[M].武漢：華中科技大學出

版社.

[3] 范華秀.水力機組輔助設備[M].北京：水利電力出版社.

作者簡介：陳榮（1981—），男（瑤族），廣西來賓人，廣西西江開發(fā)投資集團有限公司安全監(jiān)察管理專責，研究方向：水電站的安全運行管理及維護技術。

（責任編輯：吳 濤）