王雨生

（龍灘水力發(fā)電廠，廣西 天峨547300）

1 概述

龍灘水電站位于廣西天峨縣境內(nèi)，是國(guó)家西部大開(kāi)發(fā)的十大標(biāo)志性工程。目前電站裝機(jī)為7×700MW的水輪發(fā)電機(jī)。

龍灘水電廠水輪機(jī)采用立式半傘結(jié)構(gòu)，作為水輪機(jī)的關(guān)健部件之一——水導(dǎo)軸承，其作用是承受機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分的徑向機(jī)械不平衡力和電磁不平衡力，維持機(jī)組軸線(xiàn)位置，使機(jī)組軸線(xiàn)在規(guī)定數(shù)值范圍內(nèi)定心運(yùn)行。水導(dǎo)瓦溫是保證水導(dǎo)軸承及機(jī)組運(yùn)行的重要前提之一，而水導(dǎo)冷卻系統(tǒng)又是溫度保障的關(guān)鍵部件，本文對(duì)龍灘1號(hào)機(jī)水導(dǎo)外循環(huán)控制系統(tǒng)的控制回路在黑啟動(dòng)試驗(yàn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題及其解決方法進(jìn)行介紹。

2 龍灘水導(dǎo)外循環(huán)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

2.1 水導(dǎo)冷卻系統(tǒng)介紹

龍灘水導(dǎo)軸承采用稀油潤(rùn)滑巴氏合金軸承。水導(dǎo)軸承冷卻采用外加油泵外循環(huán)冷卻方式，其缺點(diǎn)是水導(dǎo)油泵運(yùn)行的可靠性將直接影響機(jī)組的運(yùn)行可靠性。水輪機(jī)導(dǎo)軸承外循環(huán)系統(tǒng)由2臺(tái)油泵電機(jī)、冷卻器、管路、自動(dòng)化元件等組成。

2.2 水導(dǎo)控制系統(tǒng)原理

水導(dǎo)控制系統(tǒng)由上海?？乒竟┴洠畬?dǎo)外循環(huán)控制系統(tǒng)布置在水輪機(jī)輔助設(shè)備控制柜內(nèi)，2臺(tái)水導(dǎo)油泵電機(jī)電源分別取自機(jī)組自用電的兩段母線(xiàn)（如圖1）。油泵的動(dòng)力電源引入水輪機(jī)輔助設(shè)備柜后通過(guò)空氣開(kāi)關(guān)、接觸器和熱偶繼電器再接至電機(jī)。油泵可通過(guò)PLC自動(dòng)控制、觸摸屏人為控制和柜內(nèi)控制把手人為控制。

圖1 水導(dǎo)外循環(huán)控制回路圖

當(dāng)采用“現(xiàn)地、自動(dòng)”方式時(shí)，2臺(tái)油泵互相備用，PLC接收到監(jiān)控系統(tǒng)開(kāi)出的開(kāi)機(jī)脈沖后將開(kāi)機(jī)令自動(dòng)保持，按照順控流程啟動(dòng)1臺(tái)油泵，當(dāng)油泵出現(xiàn)建壓或油流故障或運(yùn)行達(dá)到規(guī)定周期后自動(dòng)切換至備用泵，此種方式下監(jiān)控不能單點(diǎn)開(kāi)出啟動(dòng)指定的某1臺(tái)油泵。

當(dāng)采用“遠(yuǎn)方、自動(dòng)”方式時(shí)，2臺(tái)油泵互相備用，PLC接收監(jiān)控系統(tǒng)開(kāi)出的單點(diǎn)啟動(dòng)和停止的命令啟停對(duì)應(yīng)的油泵，不對(duì)油泵進(jìn)行切換。

將柜內(nèi)對(duì)應(yīng)油泵的控制把手切至“啟泵”位，該方式下不通過(guò)PLC而直接通過(guò)二次接線(xiàn)接通接觸器勵(lì)磁線(xiàn)圈，從而啟動(dòng)油泵。

2.3 開(kāi)機(jī)流程邏輯判據(jù)

從圖2中可以看出，當(dāng)左側(cè)判決條件不滿(mǎn)足時(shí)，右側(cè)“油循環(huán)系統(tǒng)”將不滿(mǎn)足條件，從而閉鎖開(kāi)機(jī)流程執(zhí)行，導(dǎo)致開(kāi)機(jī)流程退出，避免機(jī)組非正常開(kāi)機(jī)情況的發(fā)生。

圖2 水輪機(jī)輔助設(shè)備控制柜開(kāi)機(jī)流程判斷條件

3 工作過(guò)程中存在的問(wèn)題及原因分析

3.1 存在問(wèn)題

在進(jìn)行黑啟動(dòng)驗(yàn)證試驗(yàn)過(guò)程中，當(dāng)機(jī)組自用電僅由400V II段電源供電時(shí)，發(fā)現(xiàn)監(jiān)控上開(kāi)機(jī)條件不滿(mǎn)足，機(jī)組不能由監(jiān)控系統(tǒng)下令開(kāi)機(jī)，即400V 1號(hào)機(jī)組自用電II段有壓，I段 無(wú)壓情況下，1號(hào)機(jī)開(kāi)機(jī)條件不滿(mǎn)足。

3.2 原因分析

（1）間接原因（見(jiàn)圖 3）：監(jiān)控顯示，“油循環(huán)系統(tǒng)OK”條件不滿(mǎn)足，油循環(huán)系統(tǒng)中報(bào)“水輪機(jī)輔助設(shè)備控制柜動(dòng)力電源消失”信號(hào)。

（2）具體原因：1號(hào)水導(dǎo)油泵進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)上端3JJ繼電器失壓（電源取自400V 1號(hào)機(jī)組自用電I段，見(jiàn)圖1），導(dǎo)致3JJ常閉接點(diǎn)閉合（見(jiàn)圖4），向監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)“動(dòng)力電源消失”信號(hào)。

根據(jù)黑啟動(dòng)條件要求，此機(jī)組自用電單段供電時(shí)，不應(yīng)導(dǎo)致機(jī)組不能正常開(kāi)機(jī)，因400V 1號(hào)機(jī)組自用電II段有壓，2號(hào)水導(dǎo)油泵和2號(hào)頂蓋泵仍可正常工作。

4 水導(dǎo)控制回路改進(jìn)意見(jiàn)

上述原因分析指明，水輪機(jī)輔助設(shè)備控制柜在設(shè)計(jì)上存在缺陷，導(dǎo)致在只有機(jī)組自用電II段帶電情況下，發(fā)電機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)因判斷“水輪機(jī)輔助控制柜動(dòng)力電源消失”（見(jiàn)圖3），向監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)“油循環(huán)系統(tǒng)不正?！保沟帽O(jiān)控系統(tǒng)認(rèn)為發(fā)電機(jī)開(kāi)機(jī)條件不滿(mǎn)足，因而不能啟動(dòng)開(kāi)機(jī)流程。

圖3 故障間接原因邏輯

圖4 水導(dǎo)外循環(huán)控制輸出回路

發(fā)現(xiàn)上述設(shè)計(jì)缺陷后，我們?cè)O(shè)計(jì)3種控制回路修改方案：

方案一：新增4JJ繼電器監(jiān)視2號(hào)水導(dǎo)油泵電源，將4JJ繼電器接點(diǎn)串聯(lián)接入3JJ至PLC控制回路，實(shí)現(xiàn)功能為：當(dāng)3JJ和4JJ同時(shí)動(dòng)作，PLC方可報(bào)“水輪機(jī)輔助設(shè)備控制柜動(dòng)力電源消失”，用于閉鎖開(kāi)機(jī)流程。

圖6 方案一輸出回路改造圖

方案二：保持3JJ繼電器原有報(bào)警功能不變，在3JJ下部新增并聯(lián)關(guān)系的1，2號(hào)水導(dǎo)油泵電壓監(jiān)視繼電器，新增繼電器任一動(dòng)作，均可使3JJ繼電器動(dòng)作，從而滿(mǎn)足開(kāi)機(jī)條件。

圖8 方案二輸出信號(hào)回路圖

方案三：新增4JJ繼電器監(jiān)視2號(hào)水導(dǎo)油泵電源，修改PLC程序，當(dāng)3JJ和4JJ全部失壓動(dòng)作后，方可閉鎖開(kāi)機(jī)條件，將3JJ報(bào)警內(nèi)容改為 “1號(hào)水導(dǎo)油泵失電”，4JJ報(bào)警內(nèi)容改為“2號(hào)水導(dǎo)油泵失電”。

各方案總結(jié)和改造建議：

圖10 方案三輸出信號(hào)回路圖

（1）方案一：需新增一個(gè)電壓監(jiān)視繼電器，接線(xiàn)方式較為簡(jiǎn)單，輸出信號(hào)回路串入新增繼電器常閉接點(diǎn)，輸出報(bào)警內(nèi)容描述在PLC和監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中不需修改，可以實(shí)現(xiàn)2臺(tái)油泵全部失壓才閉鎖開(kāi)機(jī)功能的邏輯。

（2）方案二：需新增2個(gè)電壓監(jiān)視繼電器，接線(xiàn)方式采用并聯(lián)方式，輸出信號(hào)回路無(wú)需修改，輸出報(bào)警內(nèi)容描述在PLC和監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中不需修改，可以實(shí)現(xiàn)2臺(tái)油泵全部失壓才閉鎖開(kāi)機(jī)功能的邏輯。

（3）方案三：需新增一個(gè)電壓監(jiān)視繼電器，接線(xiàn)方式上與方案一一致，但是通過(guò)將輸出信號(hào)回路改為并聯(lián)新增繼電器常閉接點(diǎn)，配合修改PLC報(bào)警邏輯及監(jiān)控測(cè)點(diǎn)描述和邏輯，可以實(shí)現(xiàn)各臺(tái)油泵失壓報(bào)警和2臺(tái)油泵全部失壓才閉鎖開(kāi)機(jī)功能的邏輯。

上述三個(gè)改造方案均需新增電壓監(jiān)視繼電器，但通過(guò)新增電壓繼電器接線(xiàn)位置不同和輸出回路節(jié)點(diǎn)接線(xiàn)方式不同，可以解決開(kāi)機(jī)流程受阻的問(wèn)題，還能進(jìn)一步精準(zhǔn)描述故障類(lèi)型，建議在結(jié)合本廠設(shè)備實(shí)際情況的基礎(chǔ)上，合理選擇改進(jìn)方式。

龍灘水力發(fā)電廠采用方案三對(duì)水導(dǎo)外循環(huán)控制回路進(jìn)行優(yōu)化后，通過(guò)測(cè)試控制回路能夠很好地實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目的，提高了設(shè)備可靠性。

5 結(jié)束語(yǔ)

水導(dǎo)外循環(huán)系統(tǒng)常用于一些大型水輪發(fā)電機(jī)組之中，龍灘1號(hào)機(jī)水導(dǎo)外循環(huán)控制回路只是諸多此類(lèi)系統(tǒng)控制系統(tǒng)中的一例，在對(duì)其試驗(yàn)過(guò)程中通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況的了解，補(bǔ)充和完善了原控制回路的不足之處，優(yōu)化了油泵控制系統(tǒng)對(duì)開(kāi)機(jī)流程的監(jiān)視和閉鎖作用，滿(mǎn)足了現(xiàn)場(chǎng)機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的要求。