提高混流式水轮发电机组开机成功率的探索与实践

刘恩有

摘要：近年来，我国的水电厂建设越来越多，对混流式水轮发电机组的应用也越来越广泛。但是混流式水轮发电机组开机步骤较少但判断条件较多，多年来因不同原因导致开机不成功，大大降低了水电厂开机成功率，严重影响了电网的调峰、调频需求。本文首先分析开机不成功主要原因，其次探讨提高开机成功率具体措施，从而保证水轮发电机组的长期稳定运行,取得了良好的效果。

关键词：混流式;水轮发电机;开机;成功率

引言

水轮发电机组在电网中主要承担调峰、调频、负荷和事故备用作用，机组的启停频率很高。若机组制动时低转速区间运行时间过长，会因油膜破坏导致镜板、推力瓦烧毁，破环机组的运行稳定性。故在机组停机时需要采取合理的措施来降低机组在低速区间的转动时间，防止惰性停机。同时，随着国内中小型水电站的升级换代和特大型水轮发电机组的投运，对机组运转稳定性的需求也更高。

1开机不成功主要原因

1.1制动系统容易出现的问题

结合其他厂站运行经验及制动时出现的问题，总结出系统容易出现以下问题：（1）机械制动投入时，风闸与制动环摩擦产生大量热量，使制动环长时间处于加热状态，导致其材料发生疲劳变形，出现裂纹。（2）机组制动过程中制动环因摩擦产生金属粉尘，与室内的油雾结合形成油污附着在各绝缘部件表面，影响其散热和绝缘性能，给发电机安全运行带来隐患。（3）制动器上、下腔串油、串气，导致支撑力偏小，闸板高度下降、复位缓慢。（4）管路中粉尘较多，导致活塞卡阻。（5）机组制动过程中，闸板与制动环摩擦产生倾斜力矩，活塞长期受到偏向一侧的斜推力，可能使密封圈因受力不匀导致损伤，发生泄漏风险。（6）机械制动投入时，可能出现部分风闸动作失灵的情况。（7）测速原件故障造成制动逻辑产生错误判断，制动退出后转速未降至设定转速。（8）三相短路造成发电机保护动作，若使用继电器短接差动CT方式时，继电器将差动CT短接动作后接点未可靠返回，造成开机时差动保护动作。

1.2电子元器件老化

发出润滑油中断信号的接点主要取决于安装在机组轴承润滑油系统管道上监测油流的电子压力变送器和示流器。如果因油量不够、油流不充沛、油压不稳定或电子元器件自身问题,均会发出轴承润滑油中断信号。经现场检查电子压力变送器、示流器等设备均已投运15年,上述元器件基本为24h不间断运行设备,随着时间的推移,设备出现老化现象,可能导致在运行过程中监测信号不稳定,从而影响轴承润滑油系统的稳定运行。

1.3发电机定子线圈温度缓慢升高

水轮发电机上导甩油会引起发电机定子线圈外围表面附油，由于专用透平油具有一定的黏度，定子线圈通风孔因渗漏透平油黏着灰尘造成油污杂质堵塞通风孔。一旦水轮发电机组运行时，通风孔被堵塞，就会使定子线圈运行温度慢慢升高，影响发电机安全运行，缩短定子线圈的使用寿命。

1.4励磁系统未接收到起励信号

程序设定时间内判断电压未达到额定电压，不能继续执行开机流程，流程退出。

2提高开机成功率具体措施

2.1制动系统安全稳定运行措施

水电机组启停相对频繁，停机前应检查制动用气压力正常与否，停机过程中密切监视机组数据，若风闸未自动投入，应立即手动投入。每次停机后要对制动系统各部位进行检查，确保制动系统无故障信号。运行日常巡检中关注制动柜气压、各阀门状态、各装置运行是否正常，若发现异常立即告知值班负责人并采取相应处理措施，然后通知维护人员处理。维护人员专业点检时检查设备指示、气味，记录开关数据，检查盘柜内PLC模块、电气元器件、仪表工作是否正常，柜内电源回路有无发热灼烧痕迹，检查现地自动化原件是否完好，有无渗漏、污迹，各自动化原件工作是否正常。制动系统的维护重点在于电气二次自动化元件检查测试和机械器件状态检查维护。主要内容有：盘柜内回路检查、电源、电缆、自动化元件、PLC、定值、通讯的检查测试，盘柜清灰。确保电气制动能够正常投退。机组设备表面及各设备间的清洁，制动储气罐定期排污，避免制动粉尘及灰尘等颗粒物影响制动用气质量及其它设备绝缘等性能。机组检修时对输气管路进行疏导、清理，去除管内的锈蚀、粉尘，维持气管干净、通畅。监视制动环和闸板表面损伤程度，损伤程度较高的及时修复或更新。

2.2优化润滑油中断相关程序

为了防止因单个轴承润滑油监测设备异常或故障等情况发出润滑油中断事故停机信号,优化润滑油中断程序,将轴承润滑油压力变送器、流量计并联信号改为串联信号。即在某一个轴承供油管路上的流量计信号或压力变送器信号低于设定值时,只发出报警信号,不作用于事故停机;只有当流量计信号和压力变送器信号低于设定值且两者同时满足时,才发出润滑油中断信号,将发电机组停机。

2.3检查水轮发电机组摆度是否过大、轴系中心偏差是否过大

超过允许值时，严禁机组运行，因为摆度和中心偏差过大，机组运行时会造成各部导轴承油池内部更大的涌浪（油雾）和上机架挡油筒内外油气压差更大，油雾更易外溢。此时，应按机组大修工序对机组重新进行盘车处理，使其轴系摆度尽量达到标准的优良水平；注意此工序前的发电机镜板水平检查和调整必须非常严格，即通过微调4个发电机上机架基脚高度和精细研刮推力瓦表面，利用框式水平仪反复检查镜板水平，使其达到优良标准；同时机组轴系定位中心也要仔细调整，严格控制在优良标准范围内。另外，精确调整轴瓦间隙、适度调节固定上机架的所有支撑千斤顶（用来减少机组摆动、振动产生）等都是有效的解决办法。

2.4同期装置双重配置

同期是指断路器设备并网时两侧电压大小相等、频率相等、相位相同，同期装置的作用是用来判断断路器两侧是否达到同期条件，从而帮助运维人员决定能否执行合闸并网操作的专用装置。大部分电厂监控系统往往只配置了一台同期装置，正常运行中同期装置故障会直接影响机组正常并网，更换同期装置后，往往需要进行同期装置电压极性核对、机组真假同期试验，严重影响机组的等效可用系数。因此，对同期装置进行双重化配置，正常情况下由主用同期装置进行同期并网，当主用同期装置故障时，自动切换至备用同期装置以实现并网操作，待具备条件时再对主用同期装置进行更换，从而不影响机组正常运行。

2.5定期维护

制动系统的维护重点在于电气二次自动化元件检查测试和机械器件状态检查维护。主要内容有：盘柜内回路检查、电源、电缆、自动化元件、PLC、定值、通讯的检查测试，盘柜清灰。确保电气制动能够正常投退。机组设备表面及各设备间的清洁，制动储气罐定期排污，避免制动粉尘及灰尘等颗粒物影响制动用气质量及其他设备绝缘等性能。机组检修时对输气管路进行疏导、清理，去除管内的锈蚀、粉尘，维持气管干净、通畅。监视制动环和闸板表面损伤程度，损伤程度较高的及时修复或更新。

结语

综上所述，提高水电机组开机成功率是电网供给侧变化的必然要求，因此结合电厂开机流程判断条件和现场实际，对开机程序进行优化、现场元件进行整治是主要的措施。但另一方面，在追求开机成功率的同时，也应该重点考虑保护主设备安全这一根本要求。总的来说，以上内容是电厂结合自身情况特点为提高开机成功率而采取的一系列措施，对于同类型机组有一定的借鉴意义。

参考文献

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