長河壩水電站高壓油頂起裝置的現場應用

李維文

(四川大唐國際甘孜水電開發有限公司，四川 康定，626001)

1 高壓油頂起裝置的作用

在大型水輪發電機上采用高壓油頂起裝置，其目的是改善推力軸承在潤滑條件較差的情況下，仍然保證推力瓦與鏡板存在液體摩擦而不使軸瓦燒損。對大型水輪發電機組，如長河壩電站單機容量70萬kW，額定轉速142.9r/min，推力軸承負荷較大，在機組啟動及停機過程中，因為轉速較低，推力瓦油膜偏薄，摩擦系數較大，推力瓦與鏡板容易出現半干摩擦的危險狀況，這是推力軸承潤滑條件最不利的工況。因此，為了解決大負荷推力軸承建立油膜的困難，在機組啟動及停機過程中，采用高壓油頂起裝置將鏡板抬高，以減少推力軸承的載荷，使軸瓦表面形成油膜。這樣，減少了推力軸承的靜摩擦轉矩，從而避免了推力瓦的燒損，保護推力軸瓦使用壽命，保證了機組正常開停機。接到開機令，高壓油頂起在機組轉速為零時投入使用，數據判斷拱起值壓力，隨后壓力降為一恒定值，直至機組轉速達到額定轉速，高壓油頂起撤出，機組達到額定轉速時，高壓油頂起不投入工作；接到停機令，并且機組轉速降到額定轉速90%時，高壓油頂起工作，直至轉速降為0，接力器鎖定投入時，高壓油頂起工作停止。

2 參數整定及壓力判定

2.1 參數整定

首先，需對參數進行整定，設置如下參數：

開機和停機流程啟動高頂油泵轉速：90%Ne

軟啟額定電流：162A

軟啟限制電流：400%

軟啟啟動時間：15s

高壓油拱起壓力：17.5MPa

高壓油穩定壓力高限：16.5MPa

高壓油穩定壓力低限：12.2MPa

判斷高壓油拱起延時：10s

判斷高壓油穩定延時：20s

高壓油穩定延時送監控啟機：5s

機組轉動過程中高壓油壓力值高限：20MPa

機組轉動過程中高壓油壓力值低限：4MPa

機組停機過程中高壓油穩定壓力值低限：9MPa

機組停機過程中判斷高壓油穩定壓力延時：300s

1號泵高壓油出口壓力量程：40MPa

2號泵高壓油出口壓力量程：40MPa

高壓油總出口壓力量程：40MPa

2.2 模擬量判斷

高頂裝置采用高壓油出口總管壓力作為控制量，1號泵和2號泵出口壓力僅作為監視，不參與控制。

2.3 開機前高頂壓力檢查

機組開機之前需做壓力判斷，以拱起壓力和泄流壓力判斷機組是否成功拱起，啟動油泵后，延時10s判斷高壓油出口壓力是否有一個拱起，此壓力應大于17.5MPa，滿足此條件，則進行下一步；延時20s判斷泄流壓力是否正常，如泄流壓力在12.2MPa和16.5MPa之間，則證明機組轉子成功頂起，可進行機組開機操作。

如不滿足拱起壓力條件或泄流壓力條件，則證明機組轉子未頂起，油膜未能建立，不能開機。

3 手動控制原理及流程

將1號油泵或2號油泵的切換把手旋至手動，則相應的泵會運行，這時如出現泵運行時壓力低、泵運行時流量低故障，泵運行不受影響。

如需手動停止1號油泵或2號油泵，則將相應泵的切換把手旋至切除，泵將停止運行。

如需通過手動控制油泵開機，由于手動模式下PLC程序將不再參與檢查泵運行后的拱起壓力和泄流壓力，操作人員必須在觸摸屏的趨勢圖上人工判斷拱起壓力和泄流壓力是否正常，經人工判斷無誤后才能進行開機操作。

4 自動控制原理及流程

4.1 開機流程

圖1 自動控制監視畫面

當油壓控制屏接收到監控系統發出開機令，檢測到當前轉速在90%以下，啟動1號油泵，延時10s判斷高壓油出口壓力是否存在拱起，如拱起正常，延時20s等待壓力穩定，如壓力位于穩定壓力高限和低限之間，延時5s發出高頂成功啟機命令，直到接收到機組轉速大于90%信號，1號油泵停止運行。如啟動1號泵無拱起壓力或泄流壓力異常，則啟動2號油泵。

機組開機后，隨機組轉速上升高壓油出口壓力會出現下降的趨勢，但高壓油壓力不能低于4MPa，也不能高于20MPa，如壓力超過限定值，則會發出高壓油出口壓力低報警或高報警信息，但由于機組從0轉速到額定轉速時間較短，只有2min左右，切換泵的時候高壓油壓力會暫時失壓，而且也不能保證啟動的另一臺泵能達到正常壓力，因此機組開機過程中即使壓力低也不會切除故障泵。

4.2 停機流程

當高頂控制屏接收到監控系統發出停機令或事故停機令，當檢測到當前轉速在90%以下，啟動2號油泵，延時300s判斷2號泵出口高壓油壓力是否大于機組停機過程中高壓油穩定壓力值低限(9MPa)，如壓力不正常，發出停機頂轉子失敗報警信息。停機過程中也不切除故障泵，因為切換泵的時候高壓油壓力會暫時失壓，而且也不能保證啟動的另一臺泵能達到正常壓力，因此，機組停機過程中即使壓力低也不會切除故障泵。

當高頂控制屏接收到監控系統發出的停機完成復歸令后，油泵停止運行，監控系統發停機完成復歸令必須保證機組完全停下的時候才能發出。

5 系統故障

低壓濾油器差壓堵塞開關或高壓濾油器差壓堵塞開關動作僅作為報警，不作為泵故障的判定條件。

當出現以下異常情況時，兩臺油泵將停止運行，運行人員需注意：

(1)兩臺泵都出現故障(電源消失、軟啟本體故障、泵運行無反饋、開機頂轉子失敗)，泵故障紅燈會點亮，并發出報警信息，開機頂轉子失敗可通過復歸按鈕復歸；

(2)兩臺泵都處在切除位置；

(3)總出口壓力變送器出現故障。

6 結語

本文介紹了長河壩水電站高壓油頂起裝置的組成、結構及采用高壓油頂起裝置的實際意義，首臺機組對參數，油泵及管路，壓力設定，PLC程序做了反復的模擬試驗，反復調整了頂起時拱起壓力值判定設定。詳細闡述了高壓油頂起的控制原理，并且給出了高壓油頂起裝置的控制流程，對以后類似的機組高壓油裝置有借鑒參考意義。到目前為止，長河壩電站4臺機組的高壓油裝置工作正常可靠，未出現異常，提高了機組的使用壽命，給電站運行帶來良好效益。