贯流式水轮机组高压油顶起装置的故障分析

2015-07-05石磊箭

电力安全技术 2015年2期

石磊箭

（浙江华电乌溪江水力发电厂，浙江衢州 324000）

贯流式水轮机组的额定转速低，转动惯量小，机组启、停过程短，转速变化快。在机组开停机低转速时要投入高压油顶起装置，将压力油注入瓦面，从而建立保护油膜，以防止轴瓦因干摩擦而烧毁。若高压油顶起装置发生故障，将严重影响贯流式水轮机组的安全运行，因此必须保证其能够正常运行。

1 故障现象

2014-04-08，某水电站贯流式水轮机组停机过程超时，停机未完成。查看监控系统记录发现，停机过程中机组高压油顶起泵未启动，高压顶起油压显示为2.7 MPa。现场检查发现，高压油顶起压力变送器显示为2.9 MPa。

2 故障原因分析及处理

为查清高压油顶起泵未投入及停机未完成的原因，对机组PLC控制流程进行检查，其控制流程如图1所示。

图1 机组PLC控制流程

该PLC控制流程是将高压顶起油压力变送器的采样值与设定值进行比较，低于采样值则将中间变量置位表示高压顶起油压低于限值。由于压力变送器的量程为0～16 MPa，满量程对应的监控采样值为32 000 MPa，对设定值5 000 MPa进行实际值换算得到了%M00111高压顶起油压力低于实际设定值为2.5 MPa，相应的%M00132实际设定值为1.0 MPa。

高压油泵启停程序表明：机组开停机时通过%M00111变量对高压顶起油压进行判断，若其值低于2.5 MPa，则启动高压顶起油泵；若其值高于2.5 MPa，则不启动高压顶起油泵。机组停机完成判断程序表明：只有高压顶起油压力降至1.0 MPa以下，机组才能完成停机过程。

经过上述分析，发现高压顶起油压力变送器值高于设定值是导致机组停机不能投入高压油顶起泵以及停机未完成的原因。现需要判断压力变送器是否反映实际压力值以及压力值的来源。

分析机组轴承油系统原理如图2所示。

停机检查发现，高压油顶起管路至机组发导轴承和水导轴承的压力表显示都为0，而压力变送器显示为2.9 MPa，判断该压力变送器损坏。更换压力变送器，其停机显示压力为0。

随后进行开机试验，当开机转速达到100 %后，发现该压力变送器显示数值缓慢上升，最后约在2.6 MPa波动，并在停机后显示为0，这表明该压力变送器显示正常。经观察发现，开机后机组发导轴承和水导轴承管路上的2只压力表计都显示在2.4 MPa左右，这表明机组运行时高压油顶起管路上确实存在着很大的油压。经过分析认为：机组开机运行以后，需要投入润滑油泵将油注入发导轴承和水导轴承进行循环，经过油盆旋转惯性使得与轴瓦相连的高压油管路产生高压力。

但由于高压油管路上1164和1165阀后都存在1只单向阀，单向阀只能单向开启，压力只能由高压油泵上传至机组导轴承，而不会反方向传送。正常情况下，1164和1165阀后的压力不会传送至压力变送器，因此判断2只单向阀至少有1只损坏。经过排除检查，发现水导轴承管路1165阀后的单向阀已经损坏，更换单向阀后压力变送器油压恢复正常，只在高压油泵运行时显示压力值。

3 改进措施

3.1 修改控制流程

高压油顶起泵是非常重要的设备，由于机组安装的特殊性，高压油管路压力的建立需要一定的时间，而在开停机时，需要及时投入高压油顶起泵。现对控制流程进行修改，取消了启动高压油顶起泵流程中对油压的判断，开停机时立即投入高压油顶起泵，确保及时建立保护油膜避免轴瓦烧毁。

3.2 更换压力变送器

由于PLC流程中对油压的判断是通过压力变送器测得的模拟量进行比较而来的，所以压力变送器的测量精度和可靠性非常重要。经运行观察发现，高压油顶起泵运行时建立的最高油压约为5.6 MPa，而压力变送器选用的量程为0～16 MPa,测量范围大大超过了油压值，导致测得的油压不够精确；并且压力变送器使用220 V交流电源供电，可靠性差。改进后采用测量范围为0～6.4 MPa的压力变送器，并且使用24 V直流电源供电，提高了压力变送器的可靠性和测量精度，保证了各流程的正确动作，最大程度地避免了由于压力变送器测量故障导致机组不安全运行情况的发生。