某水電廠主軸密封水流量中斷停機(jī)原因分析

代劍

(云南電力技術(shù)有限責(zé)任公司，昆明 650217)

1 前言

目前云南省內(nèi)投產(chǎn)運(yùn)行的水電站不斷增多。特別是汛期內(nèi)，中小型水電站的庫區(qū)邊坡處理不完善、壩前攔污設(shè)備腐蝕等原因，引起技術(shù)供水的水質(zhì)較差。這些電廠出現(xiàn)主軸密封水流量中斷引起停機(jī)的事故較多。文中記述在現(xiàn)場調(diào)試中出現(xiàn)因主軸密封水流量中斷引起的機(jī)械事故停機(jī)，分析事故原因并提出解決辦法和優(yōu)化建議。

2 機(jī)組事故停機(jī)情況

在某水電廠現(xiàn)場調(diào)試期間，上位機(jī)發(fā)開機(jī)令后流程運(yùn)行正常。機(jī)組順利到達(dá)空載狀態(tài)，機(jī)組各項(xiàng)參數(shù)正常。機(jī)組正常運(yùn)行一段時(shí)間后，上位機(jī)簡報(bào)窗口中出現(xiàn)機(jī)組主軸密封水示流信號(hào)復(fù)歸報(bào)警。經(jīng)檢查上位機(jī)畫面中主軸密封流量模擬量數(shù)值顯示正常。上位機(jī)畫面中的主軸密封水中斷引起的機(jī)組事故停機(jī)的軟壓板為投入狀態(tài)。主軸密封水示流信號(hào)復(fù)歸達(dá)到程序定時(shí)器設(shè)置時(shí)間延時(shí)后觸發(fā)機(jī)組機(jī)械事故停機(jī)信號(hào)，導(dǎo)致機(jī)組從空載轉(zhuǎn)為事故停機(jī)。

3 事故原因分析

3.1 主軸密封供水方式

為避免影響后期工作進(jìn)度，首先對(duì)主軸密封供水方式現(xiàn)場檢查并做原因分析。該廠機(jī)組技術(shù)供水系統(tǒng)采用進(jìn)水閥前壓力鋼管取水，自流減壓經(jīng)電動(dòng)濾水器過濾的單元供水方式。機(jī)組供水系統(tǒng)為保證可靠供水采用雙向供水且具有反沖洗功能，可防止管路堵塞，配置有技術(shù)供水濾水器及自動(dòng)旋流除砂器。由于現(xiàn)場的環(huán)境條件，主軸密封的供水設(shè)計(jì)分為兩種模式。在非汛期時(shí)水質(zhì)條件較好的情況下，經(jīng)過技術(shù)供水濾水器過濾后使用主用主軸密封電磁閥對(duì)主軸密封進(jìn)行供水。在汛期時(shí)水質(zhì)不滿足主軸密封供水情況下，采用水輪機(jī)備用主軸密封電磁閥再經(jīng)旋流式除砂器二次過濾后對(duì)主軸密封供水。

由于調(diào)試現(xiàn)場正處于汛期，大量的降雨使得壩前水位上升。這樣水中帶有大量的雜物和泥沙。在汛期主軸密封水使用主軸備用供水電磁閥。首先經(jīng)過技術(shù)供水濾水器的初次過濾，再經(jīng)自動(dòng)旋流除砂器的二次過濾對(duì)主軸密封進(jìn)行供水。拆開主軸密封供水管道對(duì)水質(zhì)進(jìn)行觀察后，發(fā)現(xiàn)雖然經(jīng)過兩次的過濾，但是水里面的泥沙和雜物的過濾還是不夠充分。管道內(nèi)污物較多是導(dǎo)致主軸密封供水管道內(nèi)壓力波動(dòng)變化的主要原因之一。這樣惡劣的工作環(huán)境下，導(dǎo)致主軸密封水示流信號(hào)器的監(jiān)測狀態(tài)不穩(wěn)定，不能準(zhǔn)確監(jiān)測管道內(nèi)流量的實(shí)際情況。

3.2 測量元件和控制回路

示流信號(hào)器又名流量控制開關(guān)，用于監(jiān)測管道內(nèi)液體流量。主軸密封示流信號(hào)器串接在管路中，當(dāng)管道內(nèi)有正常流量液體通過時(shí)，示流信號(hào)器發(fā)出正常信號(hào)。當(dāng)管道內(nèi)液體流量低于設(shè)定值時(shí)，能自動(dòng)地發(fā)出信號(hào)或報(bào)警。由于調(diào)試期間處于汛期，管道內(nèi)因水質(zhì)和雜物影響管內(nèi)流量變化，示流信號(hào)容易引起誤報(bào)，監(jiān)測信號(hào)不能正確反映現(xiàn)場流量的實(shí)際情況。另外主軸密封水中斷引起機(jī)械事故停機(jī)流程判斷的信號(hào)取自示流信號(hào)器接點(diǎn)，示流信號(hào)器工作時(shí)流量正常接點(diǎn)打開。但是由于示流信號(hào)器多數(shù)為主機(jī)廠家配置，質(zhì)量較差，長時(shí)間帶電運(yùn)行后容易燒壞、失電，接點(diǎn)復(fù)歸動(dòng)作引起機(jī)組誤動(dòng)。機(jī)組機(jī)械事故停機(jī)流程設(shè)計(jì)較簡單。在控制邏輯判斷中只取主軸密封水示流信號(hào)中斷達(dá)到定時(shí)器設(shè)置時(shí)間后，直接開出事故停機(jī)信號(hào)。

4 事故處理

4.1 主軸密封供水輔機(jī)設(shè)備的設(shè)置

針對(duì)現(xiàn)場主軸密封供水的水質(zhì)雜物和泥沙較多，將技術(shù)供水濾水器的反沖洗時(shí)間繼電器的時(shí)間和差壓控制器的定值進(jìn)行重新設(shè)置、調(diào)整。技術(shù)供水濾水器的作用是對(duì)電廠取自壓力鋼管的水源進(jìn)行初濾。系統(tǒng)在過濾時(shí)腔內(nèi)壓力保持恒定，水從濾芯的內(nèi)腔向外流動(dòng)。夾帶是雜質(zhì)和雜物被截流在過濾介質(zhì)的內(nèi)表面，引起內(nèi)外的腔的壓差變化。當(dāng)壓差超過設(shè)定值后發(fā)出信號(hào)，控制反沖洗電機(jī)啟動(dòng)同時(shí)打開排污管出口的排污閥。當(dāng)反沖洗臂轉(zhuǎn)動(dòng)至某一濾芯下方時(shí)，反沖洗管路與該濾芯內(nèi)腔接通，過濾介質(zhì)得到了沖洗同時(shí)雜質(zhì)也自動(dòng)排出。

反沖洗有兩種工作模式:手動(dòng)、自動(dòng)模式。在機(jī)組運(yùn)行時(shí)一般采用自動(dòng)模式。在自動(dòng)模式中包括定時(shí)、差壓兩種模式。所謂定時(shí)反沖就是通過PLC可編程控制器內(nèi)部的時(shí)間繼電器設(shè)置時(shí)間間隔啟動(dòng)排污。PLC控制器的時(shí)間控制器動(dòng)作后，啟動(dòng)濾水器排污。第一，現(xiàn)場試驗(yàn)和檢查發(fā)現(xiàn)，濾水器設(shè)備出廠設(shè)置的3分鐘反沖時(shí)間不能完全排除水中的大量雜物。通過調(diào)整技術(shù)供水濾水器的自動(dòng)沖洗時(shí)間繼電器為5分鐘，增加技術(shù)供水濾水器的反沖洗排污時(shí)間。第二，濾水器設(shè)備安裝有差壓控制器。當(dāng)切換到自動(dòng)模式后，管路內(nèi)的壓力變化達(dá)到設(shè)定的差壓值，啟動(dòng)濾水器排污，設(shè)備出廠前差壓控制器設(shè)定值為0.4 MPa，但是較高的設(shè)定值使得設(shè)備內(nèi)部的雜物未能及時(shí)清理排除，導(dǎo)致過濾后水質(zhì)較差。這是主軸密封水示流信號(hào)器未能正確監(jiān)測管道內(nèi)流量的主要原因之一。經(jīng)過現(xiàn)場試驗(yàn)，最終將差壓開關(guān)的設(shè)定值調(diào)整為0.2 MPa。這樣濾水器的過濾、排污效果能滿足在汛期時(shí)對(duì)主軸密封提供合格水質(zhì)，防止因水質(zhì)問題影響示流信號(hào)器元件的正常工作。

4.2 機(jī)組事故停機(jī)流程邏輯回路優(yōu)化

流程邏輯判斷中僅使用主軸密封水示流信號(hào)器來判斷主軸密封水工作是否正常。因?yàn)樵骷旧砜煽啃院同F(xiàn)場水質(zhì)原因，不能實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的監(jiān)測現(xiàn)場情況。首先將主軸密封水中斷延時(shí)定時(shí)器的時(shí)間由3 s增長延時(shí)時(shí)間到10 s。防止因中斷信號(hào)誤報(bào)引起的事故停機(jī)。這樣給運(yùn)行人員一定的處理和判斷時(shí)間，以保證不因信號(hào)誤報(bào)導(dǎo)致停機(jī)。第二，在主軸密封的供水管道增加安裝西門子的流量計(jì)，用于對(duì)主軸密封流量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和測量。在流程邏輯判斷中，增加對(duì)主軸密封流量模擬量中斷進(jìn)行判斷。將4～20 mA的模擬量信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，再與設(shè)定的主軸密封流量額定值進(jìn)行比較判斷，通過測序中的比較判斷發(fā)出主軸密封流量中斷信號(hào)。第三，增加配置一個(gè)壓力控制器，監(jiān)測管道內(nèi)壓力的是否滿足工況。當(dāng)管道內(nèi)壓力降到主軸密封額定工作壓力以下，通過壓力開關(guān)的無源節(jié)點(diǎn)信號(hào)送至監(jiān)控系統(tǒng)。避免出現(xiàn)示流信號(hào)器因管內(nèi)水質(zhì)問題產(chǎn)生的信號(hào)誤動(dòng)現(xiàn)象，確保信號(hào)判斷的準(zhǔn)確性。同時(shí)將主軸密封壓力轉(zhuǎn)換為4～20 mA的模擬量信號(hào)送至監(jiān)控系統(tǒng)。運(yùn)行人員可以通過上位機(jī)畫面監(jiān)視主軸密封工作壓力。

通過邏輯回路的優(yōu)化，確保主軸密封水中斷邏輯判斷更為準(zhǔn)確和可靠。主軸密封水流量中斷停機(jī)邏輯控制回路修改后如圖1所示。

圖1 修改后的主軸密封水流量中斷停機(jī)邏輯控制回路

5 結(jié)束語

通過設(shè)置和優(yōu)化，機(jī)組在后期調(diào)試及運(yùn)行中未出現(xiàn)因主軸密封水流量中斷而引起停機(jī)。這不僅解決了現(xiàn)場的實(shí)際問題，也滿足機(jī)組安全可靠運(yùn)行的需要。同時(shí)，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)主軸密封的日常維護(hù)和檢修工作，避免因此類故障引起機(jī)組停機(jī)，確保發(fā)揮機(jī)組的最大經(jīng)濟(jì)效益。

［1］DL/T 5081－1997.水力發(fā)電廠自動(dòng)化設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范［S］.中國電力出版社.

［2］GE PLC指令培訓(xùn)手冊(cè) ［Z］.GE Fanuc Automation.