《水電站風(fēng)閘故障研究》3700字（論文）

水電站風(fēng)閘故障分析目錄TOC\o"1-2"\h\u12640引言 1294321、風(fēng)閘的組成與工作原理 28841.1風(fēng)閘的組成 2291571.2風(fēng)閘工作原理 2101982、水輪發(fā)電機組風(fēng)閘系統(tǒng)故障概況 280353、風(fēng)閘動作異常作原因排查 3217744、故障處理 4260574.1增加行程開關(guān) 4190324.2增加風(fēng)閘狀態(tài)信號 452704.3優(yōu)化開機流程 6229205、改進后效果 715710結(jié)語 724774參考文獻 8摘要：某水電站發(fā)電機組使用了機械風(fēng)閘制動，在實際操作過程中，因制動風(fēng)閘復(fù)歸信號的作用而不能可靠，造成在機組自動啟動過程中，順控流程評判機組制動風(fēng)閘是否完全恢復(fù)的條件得不到滿足，曾多次開機均不成功，影響了機組自動開機并網(wǎng)的成功率。采用加裝風(fēng)閘行程開關(guān)，風(fēng)閘監(jiān)視信號等措施、優(yōu)化自動開機流程及其他改進方法，經(jīng)過多次動作測試，信號準(zhǔn)確，確保機組的正常啟動。關(guān)鍵詞：水電機組：制動風(fēng)閘：復(fù)歸信號；行程開關(guān)：控制流程引言對水電站而言，水輪發(fā)電機組運行情況至關(guān)重要，機組的正常運行關(guān)系到整個水電廠的正常運行，以保證水電站的平穩(wěn)運行，有關(guān)管理人員將定期檢查發(fā)電機組各部件，制動器亦不例外。制動器在水輪發(fā)電機組上起著十分關(guān)鍵的作用，以確保水電站能夠全天候工作，制動器還應(yīng)確保全天候運轉(zhuǎn)，高負(fù)荷工作狀態(tài)，提高故障發(fā)生幾率，盡管有定期維護保養(yǎng)，但運行中不可避免的會出現(xiàn)故障，出現(xiàn)故障使整個操作過程具有很大危險性，若不及時解決，初始潛在危險還將逐步增大，以致危及工作人員和機組安全。水輪發(fā)電機組制動器會存在很多問題，隨機組使用時長增加，這類問題還將逐步加劇，最終對制動器使用壽命造成影響。水輪發(fā)電機組制動器失效的情況十分頻繁，在出現(xiàn)故障時，應(yīng)分析其原因和類型，再根據(jù)分析結(jié)果，有效地解決了故障問題，保持水輪發(fā)電機組正常工作，因此，對水輪發(fā)電機組制動器失效分析與處理進行深入的研究，有著極強的實際意義。1、風(fēng)閘的組成與工作原理1.1風(fēng)閘的組成水輪發(fā)電機制動器（俗稱風(fēng)閘）在機組機械制動系統(tǒng)中是一個重要組成部分。制動器主要構(gòu)件為制動器瓦、制動器瓦座，制動器座，從動活塞，連接桿，彈簧墊，壓板，環(huán)鍵，襯套，制動活塞，頂起活塞，密封“O”圈等。1.2風(fēng)閘工作原理停機期間，機組轉(zhuǎn)速降至額定轉(zhuǎn)速23%，制動器的輸入和電磁閥的作用，使加閘腔與壓力管連通并頂起風(fēng)閘，達到制動剎車的目的；啟動后電磁閥工作，使加閘腔與排氣管連通，加上閘腔排氣后一段時間內(nèi)，電磁閥作用使復(fù)歸腔與壓力管連通并使風(fēng)閘下落。風(fēng)閘頂、落位置的接點由行程開關(guān)把機械信號變成電氣信號來完成。所述行程開關(guān)固定設(shè)置于所述支架，制動風(fēng)閘閘體裝有固定的剛性撥條，撥條在風(fēng)閘閘體作用下上下運動。當(dāng)撥條作用至頂部時、下落到固定位置后，觸動行程開關(guān)的操作觸頭，行程開關(guān)的內(nèi)常開接點是關(guān)閉的，常關(guān)接點被切斷：在撥條脫離固定位置的時候，行程開關(guān)運行觸頭的復(fù)歸，內(nèi)部常開啟接點，常閉接點關(guān)閉，這樣，制動風(fēng)閘的真實位置信號就從機械信號變?yōu)殡姎庑盘枴?、水輪發(fā)電機組風(fēng)閘系統(tǒng)故障概況風(fēng)閘系統(tǒng)在水輪發(fā)電機組機械制動系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用，它的主要功能為提供制動轉(zhuǎn)矩，機組在低轉(zhuǎn)速下可迅速停運，為了避免機組長期處于低速狀態(tài)，或者是由于水輪機導(dǎo)葉漏水而導(dǎo)致機組出現(xiàn)蠕動的現(xiàn)象，導(dǎo)致燒瓦事故，也在大修中擔(dān)負(fù)了機組旋轉(zhuǎn)部位油壓頂起及支承任務(wù)山。水電站發(fā)電機組風(fēng)閘系統(tǒng)，當(dāng)機組關(guān)閉后，轉(zhuǎn)速降至15%N時，風(fēng)閘系統(tǒng)（N為額定轉(zhuǎn)速）就會自動輸入，并且在0.69~0.72MPa氣壓下頂起風(fēng)閘活塞，增加風(fēng)閘閘板和轉(zhuǎn)子制動環(huán)摩擦力，從而實現(xiàn)迅速停機。停機時制動風(fēng)閘始終處于頂起。機組啟動后首先恢復(fù)制動風(fēng)閘，又開啟導(dǎo)葉使機組旋轉(zhuǎn)。水電站每臺發(fā)電機風(fēng)門系統(tǒng)有24個制動閘，在每座制動閘上都裝有一個拐臂式行程開關(guān)，用于判斷閘塊的狀態(tài)。每兩個制動閘行程開關(guān)常閉觸點依次連接，并與監(jiān)控系統(tǒng)連接，定義是制動風(fēng)閘輸入的信號共12套；此外，24個行程開關(guān)常開觸點與監(jiān)控系統(tǒng)串聯(lián)連接，定義它是制動風(fēng)閘的所有復(fù)歸信號。在一次機組自動開機流程的實施過程中，實施到復(fù)歸的機械制動，簡報顯示“制動風(fēng)閘未復(fù)歸，流程退出”，重新進行開機流程，這一準(zhǔn)則仍然不能得到滿足，造成開機不成功。3、風(fēng)閘動作異常作原因排查分析并統(tǒng)計了近三個月來機組自動開機時制動風(fēng)閘的動作（見表1），找出了制動風(fēng)閘運動不正常的原因，主要是風(fēng)閘觸點的信號不正常、氣管內(nèi)無氣壓，閘塊腔內(nèi)串氣。表1風(fēng)閘系統(tǒng)動作異常情況由此可見，風(fēng)閘觸點信號的異常是導(dǎo)致風(fēng)閘系統(tǒng)誤動率居高不下的主要原因。對此，故障原因的判斷可能是如下。（1）行程開關(guān)觸點破損。測試了每個行程開關(guān)的動作情況，每一個行程開關(guān)都有若干次動作，被測行程開關(guān)的觸點都正確地運動?？梢娦谐涕_關(guān)的機械操作動作具有很高的可靠性，行程開關(guān)觸點沒有損壞。（2）機組在工作過程中，環(huán)境溫度較高。風(fēng)閘系統(tǒng)的行程開關(guān)額定運行時，環(huán)境溫度的容許范圍是-5~65°C。機組在滿載180MW的情況下運行，風(fēng)門行程開關(guān)環(huán)境溫度（每隔1h測1次）范圍37.77~41.29°C，平均氣溫40.13°C，所以，機組在運行過程中，環(huán)境溫度高，對風(fēng)閘誤動的影響不大。（3）缺乏指示制動風(fēng)閘恢復(fù)的行程開關(guān)?，F(xiàn)地查每臺制動閘只有一個行程開關(guān)，其中，所述常閉觸點指示制動風(fēng)閘的輸入信號，所有閘塊行程開關(guān)的常開觸點串聯(lián)，說明制動風(fēng)閘已完全恢復(fù)，不能精確地表達風(fēng)閘實際情況。僅使用1個行程開關(guān)表示風(fēng)閘的2種狀態(tài)，行程開關(guān)松了以后，很容易導(dǎo)致2個狀態(tài)都指示錯誤。所以，缺乏指示制動風(fēng)閘恢復(fù)的獨立行程開關(guān)，對于風(fēng)閘誤動有很大影響。（4）風(fēng)閘狀態(tài)的監(jiān)測信號較小。查看監(jiān)控系統(tǒng)，12套制動風(fēng)閘輸入信號的定義（每兩個制動閘依次串聯(lián)成一組）及一套制動風(fēng)閘的所有復(fù)歸信號（24個制動閘串聯(lián)為1組）。制動風(fēng)閘的所有復(fù)歸信號通過端子箱中的24個觸點依次連接，如果1處的短接發(fā)生松動，則可導(dǎo)致所有復(fù)歸信號都不能上送，最后造成不能正常啟動。所以風(fēng)閘的狀態(tài)信號較小對于風(fēng)閘的錯誤動作有很大的影響。（5）開機流程設(shè)計不合理。機組自動啟動時，監(jiān)控系統(tǒng)打開復(fù)歸制動風(fēng)閘指令時，接收制動風(fēng)閘的復(fù)歸節(jié)點的信號，制動風(fēng)閘撤出。對監(jiān)控系統(tǒng)的停機到空轉(zhuǎn)流程進行檢查，研究發(fā)現(xiàn)，制動風(fēng)閘的控制邏輯的設(shè)計不盡合理，制動風(fēng)閘在復(fù)位過程中，復(fù)位腔的通氣和加閘腔的排氣2同時完成，致使風(fēng)閘由于壓差較小，運行速度較慢，風(fēng)閘的動作未能及時就位，所以，開機流程設(shè)計的不盡合理，對風(fēng)閘的誤動有很大的影響。4、故障處理針對風(fēng)閘不正確動作影響較大的3個原因制訂并實施改進措施。4.1增加行程開關(guān)各制動閘塊的動作連桿上加裝行程開關(guān)，分離制動風(fēng)閘輸入，復(fù)歸的信號，確保每一個制動閘塊都具有單獨指示制動風(fēng)閘輸入的功能、復(fù)歸行程開關(guān)。改進前與改進后的對比圖如圖1所示。圖1改進前后風(fēng)閘行程開關(guān)對比照片4.2增加風(fēng)閘狀態(tài)信號（1）為了提高風(fēng)閘狀態(tài)的監(jiān)視信號，從行程開關(guān)到監(jiān)控系統(tǒng)間鋪設(shè)制動風(fēng)閘復(fù)歸信號電纜，串聯(lián)相鄰的兩個制動風(fēng)閘的復(fù)歸行程開關(guān)的常開觸點，作為一組制動風(fēng)閘的復(fù)歸信號，與監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)地控制單元連接。（2）對監(jiān)控系統(tǒng)的上位機數(shù)據(jù)庫進行了改造，將制動風(fēng)閘復(fù)歸信號的定義加入上位機，和風(fēng)閘所有復(fù)歸虛擬點的定義如圖2。（3）對監(jiān)控系統(tǒng)的下位機觸控屏幕的程序畫面進行了修改，在相應(yīng)開關(guān)量的位置上加裝12套制動風(fēng)閘的復(fù)歸界定監(jiān)視見圖3。（4）完善下位機PLC（可編程邏輯控制器）。監(jiān)控系統(tǒng)的下位機PLC程序，加入了制動風(fēng)閘所有復(fù)歸信號的判定邏輯。把12套新制動風(fēng)閘恢復(fù)狀態(tài)常開觸點串在一起（每組2個風(fēng)閘），并且定義了1座制動風(fēng)閘的所有復(fù)歸常開線圈如圖4中。在12套制動風(fēng)閘完全恢復(fù)的情況下，所述邏輯回路導(dǎo)通，制動風(fēng)閘均復(fù)歸常開啟線圈的作用，制動風(fēng)閘的所有復(fù)歸虛擬點都是開機流程的準(zhǔn)則。圖2改進前后數(shù)據(jù)庫定義對比圖圖3改進前后觸摸屏定義對比圖圖4風(fēng)閘制動全部復(fù)歸信號邏輯4.3優(yōu)化開機流程為保證制動風(fēng)閘可靠動作，對機組停機至空轉(zhuǎn)流程進行優(yōu)化，優(yōu)化后的流程見圖5。圖5復(fù)歸風(fēng)閘流程圖加閘腔排氣先行，發(fā)出“復(fù)歸機械制動投入風(fēng)閘”令，延時25s，證實制動閘腔內(nèi)沒有壓，執(zhí)行制動風(fēng)閘的復(fù)歸腔加燃?xì)猓l(fā)出“投入機械制動復(fù)歸風(fēng)閘”，當(dāng)接收到所有風(fēng)閘制動閘的復(fù)歸信號時，過程一直往下進行，否則，流程退出。5、改進后效果對機組的風(fēng)閘回路進行了完善，投入風(fēng)閘系統(tǒng)制動、制動復(fù)歸動作試驗等，每個行程開關(guān)的觸點信號的動作都是正確的，上下位機觸摸屏測點表明，風(fēng)閘運行正常，制動風(fēng)閘的輸入、復(fù)歸信號準(zhǔn)確。在改進的五個月時間里，統(tǒng)計了機組的啟動數(shù)量和流程，都沒有出現(xiàn)由于制動風(fēng)閘復(fù)歸信號不正常而退出機組開機流程的現(xiàn)象。結(jié)語本文分析了一起水電站機組因制動風(fēng)閘的復(fù)歸信號不正常而引起的開機失敗的故障，通過加裝風(fēng)閘行程開關(guān)、改進對風(fēng)閘系統(tǒng)動作信號的監(jiān)控、對自動開機流程進行了優(yōu)化，并進行了改進，排除制動風(fēng)閘復(fù)歸信號不正常的失效，確保機組安全，平穩(wěn)運行。參考文獻[1]何強鋒,陳媛,何佳.大型水輪發(fā)電機組使用制動器頂轉(zhuǎn)子不水平問題探討[J].水電與抽水蓄能,2021,7(01):41-43.[2]張澤彬,鄧林森,易旭濤,曾偉.水輪發(fā)電機用制動器無法復(fù)位機理分析和設(shè)計優(yōu)化[J].四川水力發(fā)電,2020,39(03):127-129+136.[3]賀偉.水輪發(fā)電機組制動器故障原因及處理分析[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新,2019(30):164-165.[4]馮鐵成,胡卓勛,