曹彥 張龍歌 潘盈 楊敏之 李赟俐

摘要：抽水調(diào)相工況是抽水蓄能機(jī)組常用工況之一，本文通過對(duì)抽蓄機(jī)組抽水調(diào)相工況中水導(dǎo)振動(dòng)的原因進(jìn)行分析，討論導(dǎo)致水導(dǎo)振動(dòng)的原因及其分析思路，并提出預(yù)防水導(dǎo)振動(dòng)跳機(jī)的辦法。

關(guān)鍵字：抽水蓄能;水導(dǎo);跳機(jī);預(yù)防

1 引言

宜興抽水蓄能電站位于華東電網(wǎng)的負(fù)荷中心，電站共裝有4臺(tái)250MW水輪發(fā)電機(jī)組，主要承擔(dān)華東電網(wǎng)的調(diào)峰調(diào)頻及事故備用等功能。其中水導(dǎo)振動(dòng)是衡量機(jī)組運(yùn)行水平的重要指標(biāo)之一，水導(dǎo)振動(dòng)過大將導(dǎo)致機(jī)組跳機(jī)。

水導(dǎo)振動(dòng)跳閘邏輯情況如下：水導(dǎo)振動(dòng)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(dòng)擺度檢測(cè)裝置VM600內(nèi)部回路中，水導(dǎo)擺度X方向（U3 TGB Prox Probe X）、水導(dǎo)擺度Y方向（U3 TGB Prox Probe Y）、振動(dòng)X方向（U3 TGB Radial Vibr X）、振動(dòng)Y方向（U3 TGB Radial Vibr Y）、振動(dòng)Z方向（U3 TGB Radial Vibr Z）其中任何一個(gè)到達(dá)跳閘值均會(huì)向監(jiān)控送出水導(dǎo)振動(dòng)跳閘信號(hào)（IBP_TGB_VIB_T），監(jiān)控邏輯延遲10s出口動(dòng)作機(jī)組機(jī)械快速停機(jī)，同時(shí)上位機(jī)顯示水導(dǎo)振動(dòng)跳閘信號(hào)。

2 故障現(xiàn)象

水導(dǎo)振動(dòng)跳閘延遲10s出口，從水導(dǎo)振動(dòng)擺度曲線觀察，3號(hào)機(jī)抽水調(diào)相工況有一時(shí)段水導(dǎo)確實(shí)存在振動(dòng)過大的情況。相關(guān)人員現(xiàn)場(chǎng)檢查機(jī)組無明顯異常。

3 故障分析

3.1現(xiàn)場(chǎng)檢查

停機(jī)后，查看上機(jī)架，下機(jī)架，水導(dǎo)，頂蓋震動(dòng)曲線，發(fā)現(xiàn)上機(jī)架，下機(jī)架，頂蓋振動(dòng)都在正常范圍內(nèi)，但是水導(dǎo)振動(dòng)和擺度較大，其中擺度超過跳閘值（380um），實(shí)際達(dá)到500um。持續(xù)時(shí)間超過整定值10s。

現(xiàn)場(chǎng)檢查振動(dòng)擺度傳感器，無明顯異常。而振動(dòng)曲線圖中擺度值逐步增大，到達(dá)跳閘值）。查看當(dāng)時(shí)有功曲線，發(fā)現(xiàn)跳閘前機(jī)組吸收有功增大增至-9.6MW，正常值為-5MW。機(jī)組抽水方向?yàn)R水功率保護(hù)37M-B跳閘整定值12%Pn。換算成一次功率值為-60MW，在抽水調(diào)相穩(wěn)態(tài)時(shí)投入，由于吸收功率未達(dá)到整定值，所以濺水功率保護(hù)未動(dòng)作。

3.2分析及排查

初步判斷當(dāng)時(shí)可能水環(huán)過厚，或尾水管水位上升，觸碰轉(zhuǎn)輪底部，引起振動(dòng)、擺度加大。

查看事件列表，上下迷宮流量未出現(xiàn)高報(bào)警，流量在正常范圍內(nèi)，基本排除因水環(huán)過厚引起振動(dòng)擺度過大的原因。由此可以初步斷定機(jī)組事故停機(jī)是由于尾水管水位上升觸碰轉(zhuǎn)輪底部，引起水導(dǎo)振動(dòng)擺度加大。

查看以前事件列表，抽水調(diào)相工作時(shí)，壓水保持后3-5分鐘就會(huì)補(bǔ)氣。而此次11分鐘之內(nèi)一直未補(bǔ)氣直至事故停機(jī)。結(jié)合事件列表發(fā)現(xiàn)，機(jī)組整個(gè)調(diào)相過程中及停機(jī)后尾水管水位高信號(hào)和太高沒有信號(hào)發(fā)出，水位低信號(hào)未復(fù)歸。查看補(bǔ)氣邏輯中發(fā)現(xiàn)：必須有水位高或太高才會(huì)補(bǔ)氣

由此可以確認(rèn)由于尾水管水位浮子沒有正確動(dòng)作導(dǎo)致沒有正常補(bǔ)氣。現(xiàn)場(chǎng)拆下尾水管水位浮子進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試發(fā)現(xiàn)水位太高、高、低、太低四個(gè)浮子動(dòng)作正常。因此懷疑尾水管測(cè)試管路中可能存在殘存氣體，檢查測(cè)試管路液位計(jì)上下部隔離閥，在開關(guān)上部隔離閥時(shí)發(fā)現(xiàn)有氣流聲音。多次開關(guān)檢查后發(fā)現(xiàn)上部隔離閥指示位置與閥門實(shí)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(shí)際開度過小導(dǎo)致氣流、水流不暢。重新調(diào)整上部隔離閥位置后水位計(jì)浮子信號(hào)恢復(fù)正常。

4預(yù)防措施

（1）優(yōu)化機(jī)組振動(dòng)機(jī)械保護(hù)，振動(dòng)擺度均投入跳閘，延時(shí)為10S，此次轉(zhuǎn)輪觸水正是靠振動(dòng)保護(hù)跳閘動(dòng)作機(jī)組事故停機(jī)。

（2）尾水管水位太高，當(dāng)水位太高浮子動(dòng)作后延時(shí)120S機(jī)械快速停機(jī)，由于此次水位太高浮子未正確動(dòng)作所以此保護(hù)未動(dòng)作。

（3）進(jìn)一步優(yōu)化濺水功率保護(hù)：

此保護(hù)重點(diǎn)針對(duì)轉(zhuǎn)輪較嚴(yán)重打水設(shè)置，可作為前面兩種保護(hù)的后備保護(hù)。由于此次轉(zhuǎn)輪底部輕微觸水，吸收有功功率增加不大，沒有達(dá)到保護(hù)動(dòng)作整定值，所以此保護(hù)也未動(dòng)作。

保護(hù)動(dòng)作機(jī)制：

機(jī)組調(diào)相時(shí)尾水水位異常上升，首先作出反應(yīng)的是尾水管水位太高機(jī)械保護(hù)，在轉(zhuǎn)輪室漏氣不是特別大時(shí)，經(jīng)過120S延時(shí)后此保護(hù)動(dòng)作機(jī)組事故停機(jī)。而一旦此保護(hù)故障無法作出反應(yīng)，轉(zhuǎn)輪觸水后機(jī)組振動(dòng)保護(hù)將會(huì)動(dòng)作機(jī)組事故停機(jī)。

如果轉(zhuǎn)輪室漏氣量較大時(shí)，尾水管水位快速上升，此時(shí)由于尾水水位太高延時(shí)120S，此保護(hù)在未動(dòng)作前機(jī)組振動(dòng)保護(hù)或者濺水功率保護(hù)將會(huì)快速動(dòng)作機(jī)組事故停機(jī)。

從上述分析可以發(fā)現(xiàn)我廠針對(duì)調(diào)相時(shí)尾水管上升設(shè)置的保護(hù)是完善的，動(dòng)作機(jī)制是合理的。此次由于尾水管水位太高浮子未正確動(dòng)作導(dǎo)致尾水管水位太高機(jī)械保護(hù)也未正常動(dòng)作，而當(dāng)轉(zhuǎn)輪觸水后振動(dòng)增大，機(jī)組振動(dòng)保護(hù)動(dòng)作機(jī)組事故停機(jī)。

參考文獻(xiàn)

[1]馮順田。水輪發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)分析與運(yùn)行優(yōu)化[J].水電自動(dòng)化與大壩檢測(cè)，2011，（10）。

[2]王海。對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組狀態(tài)的檢修[M].北京：中國電力出版社，2010.

[3]劉云。對(duì)發(fā)電機(jī)故障的處理和檢修[M].北京：中國水力水電出版社，2012.