水輪發(fā)電機(jī)組風(fēng)閘制動(dòng)系統(tǒng)故障分析與改進(jìn)

1、本文從傳統(tǒng)機(jī)組制動(dòng)系統(tǒng)存在的問題和不足、故障現(xiàn)象及原因分析、制動(dòng) 系統(tǒng)改進(jìn)措施，以及新型風(fēng)閘控制系統(tǒng)在運(yùn)行中應(yīng)注意的若干問題這四個(gè)方面對(duì) 水輪發(fā)電機(jī)組風(fēng)閘制動(dòng)系統(tǒng)故障分析與改進(jìn)進(jìn)行闡述。標(biāo)簽：水輪發(fā)電機(jī)組；風(fēng)閘制動(dòng)；故障分析；改進(jìn)一、刖言隨著水輪發(fā)電機(jī)組的不斷使用，在進(jìn)行故障的處理以及緊急情況處理時(shí)，我 們需要將發(fā)電機(jī)組進(jìn)行關(guān)閉，此時(shí)就需要風(fēng)閘制動(dòng)系統(tǒng)的控制。因此，需要確保 制動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。二、傳統(tǒng)機(jī)組制動(dòng)系統(tǒng)存在的問題和不足1、制動(dòng)系統(tǒng)工作可靠性較差。時(shí)間久了電磁閥內(nèi)部元件易老化，造成誤動(dòng) 作或拒動(dòng)；2、由于每個(gè)制動(dòng)控制柜里有8個(gè)手動(dòng)閥門、2個(gè)電磁閥、2個(gè)氣壓表以及2 個(gè)壓力開關(guān)，管道接頭

2、多、氣密性較差，極易漏氣，導(dǎo)致制動(dòng)空壓機(jī)頻繁啟動(dòng)；3、主軸密封回路往往也被設(shè)計(jì)在制動(dòng)屏內(nèi)，如遇緊急特殊情況需到現(xiàn)場手 動(dòng)操作制動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，易發(fā)生誤操作；4、制動(dòng)系統(tǒng)的壓力信號(hào)以及現(xiàn)場的各開關(guān)量信號(hào)未進(jìn)入監(jiān)控系統(tǒng)。制動(dòng)閘 上腔、下腔壓力信號(hào)，未接人監(jiān)控系統(tǒng)，不利于遠(yuǎn)程監(jiān)控，無法滿足無人值班， 少人值守”的要求；5、沒有油水分離器，從空壓機(jī)輸出的壓縮空氣，含有大量的水分、油和粉 塵等污染物。易使管道金屬生銹、磨損密封材料，使制動(dòng)系統(tǒng)的可靠性和使用壽 命大大降低。三、故障現(xiàn)象及原因分析20世紀(jì)90年代初，彈性金屬塑料推力軸瓦取代了鎢金軸瓦，提高了發(fā)電機(jī) 組推力軸承的承載能力和安全性，降低了檢修維護(hù)工作

3、量。但由于彈性金屬塑料 推力軸瓦磨擦系數(shù)較低，停機(jī)時(shí)若水輪機(jī)導(dǎo)水葉存在一定的漏水，則有可能導(dǎo)致 機(jī)組蠕動(dòng)。因此將發(fā)電機(jī)的制動(dòng)流程更改為停機(jī)時(shí)一直保持加閘，以防止機(jī)組蠕 動(dòng)，開機(jī)前解除制動(dòng)，這對(duì)風(fēng)閘的動(dòng)作可靠性要求提高了。老式結(jié)構(gòu)的風(fēng)閘很難 滿足這個(gè)要求，2005年期間，將風(fēng)閘改造為雙向氣復(fù)位結(jié)構(gòu)，以從根本上解決 風(fēng)閘復(fù)位不可靠問題。改造后投運(yùn)初期，情況良好，但沒過多久，就頻繁出現(xiàn)風(fēng) 閘復(fù)位時(shí)加閘腔排氣不暢，導(dǎo)致風(fēng)閘動(dòng)作不靈。從2006年底至2007年，共發(fā)生風(fēng)閘系統(tǒng)工作原理及故障現(xiàn)象系統(tǒng)由風(fēng)閘、風(fēng)閘控制集成裝置組成，風(fēng)閘控制集成裝置結(jié)構(gòu)見圖1所示， P為氣源，O為排氣，SDFl為手動(dòng)加閘控制切

4、換閥，SDF2、3、4為自動(dòng)控制檢 修閥，手動(dòng)加閘時(shí)投人SDF2、3、4，自動(dòng)控制時(shí)拔出，A腔接風(fēng)閘加閘腔，B 腔接風(fēng)閘復(fù)歸腔，自動(dòng)加閘工作原理：當(dāng)風(fēng)閘控制集成裝置收到計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng) 的風(fēng)閘加閘令時(shí)，電磁閥DCFA動(dòng)作，通過電磁閥將氣源輸入風(fēng)閘加閘腔，同時(shí) 風(fēng)閘復(fù)歸腔接通O 口進(jìn)行排氣，風(fēng)閘頂起進(jìn)行制動(dòng)，壓力開關(guān)YJ2檢測(cè)到壓力 大于0.4MPa及風(fēng)閘位置在上部時(shí)，發(fā)出信號(hào)表示加閘完成。收到復(fù)歸風(fēng)閘令時(shí)， 電磁閥DCFB動(dòng)作，通過電磁閥將氣源輸入風(fēng)閘復(fù)歸腔，同時(shí)風(fēng)閘加閘腔接通O 口進(jìn)行排氣，風(fēng)閘落下，壓力開關(guān)YJ3檢測(cè)到壓力小于0.04MPa及風(fēng)閘位置在 下部時(shí)，發(fā)出信號(hào)表示復(fù)歸加閘完成，可以

5、發(fā)出開機(jī)令。手動(dòng)加閘控制切換閥采用了三位四通切換閥，電磁閥采用了二位四通切換 閥，控制方式為脈沖型。2006年多次出現(xiàn)的故障情況是開機(jī)過程中計(jì)算機(jī)監(jiān)控 系統(tǒng)發(fā)出了復(fù)歸風(fēng)閘令，復(fù)歸電磁閥（見圖1的DCFB）動(dòng)作后，B腔開始加壓， A腔開始排壓，A腔接加閘腔，當(dāng)風(fēng)閘加閘腔氣壓排至O.15MPa時(shí)，出現(xiàn)了氣 壓保持在0.15MPa，無法排至0MPa，出現(xiàn)了風(fēng)閘不能復(fù)位的故障，壓力開關(guān)YJ3 無法發(fā)出壓力小于0.04MPa的信號(hào)，造成機(jī)組自動(dòng)開機(jī)流程超時(shí)退出。原因分析停機(jī)后，解開接入風(fēng)閘復(fù)歸腔的管路，采用分割法檢查，發(fā)現(xiàn)了個(gè)別風(fēng)閘有 串氣現(xiàn)象，通過加閘腔串氣到風(fēng)閘復(fù)歸腔，對(duì)風(fēng)閘解體檢查，發(fā)現(xiàn)該風(fēng)閘盤根

6、比 不會(huì)串氣的風(fēng)閘小，更換該風(fēng)閘的盤根后正常，經(jīng)過處理后運(yùn)行一段時(shí)間，又出 現(xiàn)上述情況，只是不同的風(fēng)閘而已，嚴(yán)重影響了自動(dòng)開停機(jī)成功率。對(duì)安全生產(chǎn) 非常不利。針對(duì)這種故障，經(jīng)過多次的分析：發(fā)現(xiàn)該故障不是單純的風(fēng)閘串氣，該風(fēng)閘 是成熟的產(chǎn)品，是目前國內(nèi)比較知名的品牌，盤根的規(guī)格與尺寸也在誤差范圍內(nèi)， 通過分析發(fā)現(xiàn)串氣與風(fēng)閘集成塊的控制模式有關(guān)系，風(fēng)閘控制是采用排氣與加氣 同時(shí)進(jìn)行的控制方式，采用這種方式要求氣路比較暢順，但該電站的風(fēng)閘排氣管 路由于歷史原因，管路較長，有部分是埋設(shè)安裝，加上風(fēng)閘集成塊的電磁閥孔徑 較小，有一定的氣阻，如有風(fēng)閘盤根密封稍微差些，風(fēng)閘就會(huì)出現(xiàn)串氣現(xiàn)象，會(huì) 使排氣與加氣

7、壓力達(dá)到平衡，排氣管路依然有一定壓力，造成機(jī)組開機(jī)條件不滿 足的故障。分析發(fā)現(xiàn)，制動(dòng)控制邏輯存在缺陷，風(fēng)閘復(fù)位時(shí)復(fù)位腔通氣、加閘腔 排氣，兩者同時(shí)進(jìn)行，這時(shí)若風(fēng)閘活塞密封圈存在很難避免的漏氣量，則兩個(gè)腔 的氣壓差小，從而降低了風(fēng)閘活塞的密封性能，導(dǎo)致兩個(gè)腔竄氣，風(fēng)閘囚壓差小 動(dòng)作緩慢。四、制動(dòng)系統(tǒng)改進(jìn)措施1.機(jī)械部分措施一：如圖2所示，在低壓氣源總閥處加裝型號(hào)為 FESTOCPE24M1H3GL3/8的電磁閥，氣源總閥手動(dòng)閥平時(shí)處于常關(guān)狀態(tài)， 僅在手動(dòng)投入風(fēng)閘時(shí)打開，風(fēng)閘自動(dòng)控制狀態(tài)則由電磁閥來進(jìn)行控制。在機(jī)組運(yùn) 行過程中，電磁閥失電關(guān)閉，切斷壓力氣源，使得整個(gè)制動(dòng)系統(tǒng)控制回路處于無 氣壓狀態(tài)

8、。在滿足投入風(fēng)閘條件時(shí)，電磁閥通電開啟，為制動(dòng)系統(tǒng)開放氣源，實(shí) 現(xiàn)正常的機(jī)組制動(dòng)。措施二：利用機(jī)組制動(dòng)系統(tǒng)控制回路中自帶的兩位五通單穩(wěn)的電磁閥，即安 全閥，通過控制它的通與斷，消除風(fēng)閘上下腔串氣的問題。即在解除風(fēng)閘的反沖 過程中，安全閥通電動(dòng)作，切斷風(fēng)閘下腔回路，也就切斷了上腔通往下腔的通道， 這樣在上腔排氣過程中，上腔的氣就不能再進(jìn)入到風(fēng)閘的下腔，達(dá)到了消除風(fēng)閘 上、下腔串氣的問題，控制過程參閱下文所述控制流程。電氣部分（1）控制系統(tǒng)程序的修改在監(jiān)控系統(tǒng)控制程序中，分別增加了控制低壓氣源接口總管新加裝的電磁閥 控制程序段和控制安全閥動(dòng)作程序段。風(fēng)閘投入子程序中，增加“電磁氣源閥動(dòng) 作”程序段

9、，使得PLC在收到“投風(fēng)閘”令后能夠開啟電磁氣源閥。風(fēng)閘解除的反沖子程序中增加“電磁氣源閥延時(shí)復(fù)歸”、“安全閥動(dòng)作”、“安 全閥復(fù)歸”程序段，以確保電磁氣源閥及時(shí)關(guān)閉、安全閥可靠動(dòng)作和復(fù)歸。改造 后的控制流程見圖4。（2）改造后PLC輸入、輸出點(diǎn)的定義改造后，重新增加、修改了部分控制流程中的子程序段，因此需要重新定義 PLC的輸入、輸出點(diǎn)。五、新型風(fēng)閘控制系統(tǒng)在運(yùn)行中應(yīng)注意的若干問題（1）當(dāng)機(jī)組控制權(quán)在PLc時(shí)，Hc側(cè)控制停機(jī)，風(fēng)閘因無開出電纜這個(gè)硬件 條件限制，造成停機(jī)后風(fēng)閘不具備流程控制自動(dòng)落風(fēng)閘功能，需運(yùn)行人員在現(xiàn)場 手動(dòng)反向壓風(fēng)閘。（2）兩個(gè)電磁閥上旋鈕不能同時(shí)按下。（3）在控制系統(tǒng)帶電情況下，嚴(yán)禁操作電磁閥旋鈕開關(guān)，避免損壞電磁閥。（4）操作完成后，一定要將該旋鈕開關(guān)復(fù)位（保持在彈起位置）再合空氣 開關(guān)，避免損壞電磁閥。運(yùn)行人員要定期檢查氣水分離器中的水分，定期排水。緊急情況下，應(yīng)先將主進(jìn)氣管球閥關(guān)閉或?qū)⒐?jié)閥關(guān)死。由于新電磁閥為觸點(diǎn)式，不能自保持，事故停機(jī)時(shí)，要撤風(fēng)閘必須在 解除風(fēng)閘開出信號(hào)后方可進(jìn)行。六、結(jié)語通過對(duì)風(fēng)閘制動(dòng)系統(tǒng)常見故障進(jìn)行分析，進(jìn)而提出了相關(guān)的改進(jìn)措施，這樣 可以最大程度的減少因?yàn)楣收蠋淼奈ｋU(xiǎn)。參考文獻(xiàn)：1陳喜新.