抽水蓄能機組抽水調相工況中水導振動引起跳機的故障分析

曹彥 張龍歌 潘盈 楊敏之 李赟俐

摘要：抽水調相工況是抽水蓄能機組常用工況之一，本文通過對抽蓄機組抽水調相工況中水導振動的原因進行分析，討論導致水導振動的原因及其分析思路，并提出預防水導振動跳機的辦法。

關鍵字：抽水蓄能;水導;跳機;預防

1 引言

宜興抽水蓄能電站位于華東電網的負荷中心，電站共裝有4臺250MW水輪發電機組，主要承擔華東電網的調峰調頻及事故備用等功能。其中水導振動是衡量機組運行水平的重要指標之一，水導振動過大將導致機組跳機。

水導振動跳閘邏輯情況如下：水導振動X，Y，Z跳閘整定值為6.4mm/s 擺度X，Y方向跳閘整定值為380um，在振動擺度檢測裝置VM600內部回路中，水導擺度X方向（U3 TGB Prox Probe X）、水導擺度Y方向（U3 TGB Prox Probe Y）、振動X方向（U3 TGB Radial Vibr X）、振動Y方向（U3 TGB Radial Vibr Y）、振動Z方向（U3 TGB Radial Vibr Z）其中任何一個到達跳閘值均會向監控送出水導振動跳閘信號（IBP_TGB_VIB_T），監控邏輯延遲10s出口動作機組機械快速停機，同時上位機顯示水導振動跳閘信號。

2 故障現象

水導振動跳閘延遲10s出口，從水導振動擺度曲線觀察，3號機抽水調相工況有一時段水導確實存在振動過大的情況。相關人員現場檢查機組無明顯異常。

3 故障分析

3.1現場檢查

停機后，查看上機架，下機架，水導，頂蓋震動曲線，發現上機架，下機架，頂蓋振動都在正常范圍內，但是水導振動和擺度較大，其中擺度超過跳閘值（380um），實際達到500um。持續時間超過整定值10s。

現場檢查振動擺度傳感器，無明顯異常。而振動曲線圖中擺度值逐步增大，到達跳閘值）。查看當時有功曲線，發現跳閘前機組吸收有功增大增至-9.6MW，正常值為-5MW。機組抽水方向濺水功率保護37M-B跳閘整定值12%Pn。換算成一次功率值為-60MW，在抽水調相穩態時投入，由于吸收功率未達到整定值，所以濺水功率保護未動作。

3.2分析及排查

初步判斷當時可能水環過厚，或尾水管水位上升，觸碰轉輪底部，引起振動、擺度加大。

查看事件列表，上下迷宮流量未出現高報警，流量在正常范圍內，基本排除因水環過厚引起振動擺度過大的原因。由此可以初步斷定機組事故停機是由于尾水管水位上升觸碰轉輪底部，引起水導振動擺度加大。

查看以前事件列表，抽水調相工作時，壓水保持后3-5分鐘就會補氣。而此次11分鐘之內一直未補氣直至事故停機。結合事件列表發現，機組整個調相過程中及停機后尾水管水位高信號和太高沒有信號發出，水位低信號未復歸。查看補氣邏輯中發現：必須有水位高或太高才會補氣

由此可以確認由于尾水管水位浮子沒有正確動作導致沒有正常補氣?，F場拆下尾水管水位浮子進行測試，測試發現水位太高、高、低、太低四個浮子動作正常。因此懷疑尾水管測試管路中可能存在殘存氣體，檢查測試管路液位計上下部隔離閥，在開關上部隔離閥時發現有氣流聲音。多次開關檢查后發現上部隔離閥指示位置與閥門實際開度有偏差。該閥門管徑為50mm的蝶閥，閥門位置偏差造成實際開度過小導致氣流、水流不暢。重新調整上部隔離閥位置后水位計浮子信號恢復正常。

4預防措施

（1）優化機組振動機械保護，振動擺度均投入跳閘，延時為10S，此次轉輪觸水正是靠振動保護跳閘動作機組事故停機。

（2）尾水管水位太高，當水位太高浮子動作后延時120S機械快速停機，由于此次水位太高浮子未正確動作所以此保護未動作。

（3）進一步優化濺水功率保護：

此保護重點針對轉輪較嚴重打水設置，可作為前面兩種保護的后備保護。由于此次轉輪底部輕微觸水，吸收有功功率增加不大，沒有達到保護動作整定值，所以此保護也未動作。

保護動作機制：

機組調相時尾水水位異常上升，首先作出反應的是尾水管水位太高機械保護，在轉輪室漏氣不是特別大時，經過120S延時后此保護動作機組事故停機。而一旦此保護故障無法作出反應，轉輪觸水后機組振動保護將會動作機組事故停機。

如果轉輪室漏氣量較大時，尾水管水位快速上升，此時由于尾水水位太高延時120S，此保護在未動作前機組振動保護或者濺水功率保護將會快速動作機組事故停機。

從上述分析可以發現我廠針對調相時尾水管上升設置的保護是完善的，動作機制是合理的。此次由于尾水管水位太高浮子未正確動作導致尾水管水位太高機械保護也未正常動作，而當轉輪觸水后振動增大，機組振動保護動作機組事故停機。

參考文獻

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