万家寨水电站64mw水轮发电机组调速器故障分析.docx

万家寨水电站64mw水轮发电机组调速器故障分析 1 法国空气压缩机 万家寨水库6台机组的定远压为6.4ma，运营能源主要来自压力中心的空气压缩系统（以下简称中压气系统）。中压气系统的额定压力为7.4 MPa,共装有3台法国进口的空气压缩机,配有2只容积为1.5 m3的中压储气罐。采用天津阿尔斯通水电设备有限公司生产的DIGIPID1500型调速器。 2003-08-25T7∶59,6#水轮发电机组并于山西电网运行,10∶18左右,计算机监控系统上位机报出6#水轮发电机组调速器回油箱油位过低信号,并启动机组事故停机流程,主变高压侧开关(主接线为发变组单元接线)、发电机灭磁开关立即跳闸,甩有功负荷100 MW、无功负荷8.2 Mvar,水轮发电机组导水叶全关,机组事故停机。 2 储气罐自动运行 中压气系统的主要用户为机组调速器系统。其结构见下页图1。 中压气系统的控制采用美国MODICON公司的Cpmpact PC-E984-275型PLC控制系统,使自动化控制包括了储气罐的排污电磁阀,该系统自投运至今,运行工况一直稳定、良好。 事故前2#空压机故障退出,1#、3#空压机处于自动运行方式。中压储气罐的排污电磁阀本应由DC220 V电磁阀控制,但当时1#中压储气罐的排污电磁阀故障退出自动运行,依靠手动排污,仅2#中压储气罐靠电磁阀自动排污。 3 压力压力补油 在机组运行期间,调速器压油装置的2台油泵中至少有1台一直处于运行状态,由调速器系统的感压阀和空载阀控制其运行,当调速器系统压力下降至6.25 MPa时,感压阀动作,油泵向压油罐补油,以提高调速器的操作压力;当调速器系统压力达到6.4 MPa时,感压阀自动复位,油泵转入空载运行。当压油罐压力低于5.8 MPa,或其液位高开关量动作而压力高开关量没动作时,压油装置的控制系统便自动开启单向自动补气阀,将中压储气罐内的压缩空气补向压油罐,其目的是提高压油罐压力,每次自动补气1 min,补气间隔时间为30 min。 4 事故处理、恢复过程 事故发生后,检查发现全站中压气系统的实际压力仅有2.5 MPa,而正常压力应为7.0~7.4 MPa。当时调速器液压系统油压正常,回油箱油位处于过低位置,说明回油箱油位过低启动事故停机流程是正确的。进一步检查发现2#中压储气罐排污电磁阀关闭不严,致使该罐处排气状态,虽1#、3#中压机长时间运行(已连续运行1.5 h),中压气系统的压力仍一直下降,直至故障退出运行。 水轮发电机组在开机过程中及运行期间,都需要耗用大量的压力油,致使压油罐的压力和液位都发生下降。当单向自动补气阀自动开启时,如果中压气系统的压力仅为2.5 MPa,由于内外压差关系,将使中压气系统压力气源无法补入。调速器系统为了维持压油系统的压力不低于6.25 MPa,感压阀频繁动作,将调速器系统回油箱的油打入压油罐,致使压油罐油位上升,直致压油泵打出的油通过压油罐的油罐和气罐的连通管压入了气罐内。 另外,事故时,中压气系统的压力仅有2.5 MPa,但油压装置控制系统的触摸屏显示的压油罐液位值为正常值,故未引起运行人员的注意。调速器的感压阀频繁动作,试图通过打开压油罐补气阀的手动旁通阀来给调速器系统补气,而该旁通阀不是单向逆止阀,致使在手动补气过程中,调速器系统压油罐内的余气通过手动旁通阀反串到中压气系统内,进一步加剧了调速器系统感压阀将回油箱内的油打至气罐内的动作,最终导致回油箱的油位过低,其开关量保护动作,使监控系统启动事故停机流程,造成这次事故的发生。 从计算机监控系统所登录的历史信息可以看出,站内的中压气系统在2003-08-24T22∶16就开始出现异常,由于中压气系统压力储气罐的排污电磁阀关闭不严,其压力严重下降,以致2台中压机同时工作长达1.5 h也没有满足系统压力的要求,最终由于中压机工作时间过长,机械保护动作,2台中压机报故障而停运。 事故后处理过程是:排掉调速器系统压油罐气罐内的透平油后,重新给调速器回油箱补油至正常油位;同时,紧急关闭中压气系统的2#中压储气罐的排污阀,复归1#、3#中压机系统正常状态,手动启动1#、3#中压机,并维持其它3台正在并网运行的机组有功负荷不变,以保证中压气系统迅速恢复备用。整个事故处理、恢复过程共花费7 h。此次事故经过核算,调速器回油箱内约400余升的透平油被打至压油罐的气罐内。 5 压油罐内压力大,存在一些技术问题 综上所述,导致此次事故的直接原因是由于中压气系统压力过低,无法向调速器系统压油罐内补入压力气源维持调速器液压系统压力。同时,也暴露出一些技术管理方面的问题:①监控系统报出的故障信息没有得到足够的重视;②部分人员对电站改造的新设备、新技术掌握不够;③对有些问题的判断分析不够全面。