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        淺析桐柏抽水蓄能電廠兩次電氣制動(dòng)不成功情況

        2012-07-14 15:44:32趙鋒董曉亮
        水電站機(jī)電技術(shù) 2012年4期
        關(guān)鍵詞:制動(dòng)閘閘刀合閘

        趙鋒,董曉亮

        (華東桐柏抽水蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司,浙江天臺(tái)317200)

        0 設(shè)備概況

        桐柏抽水蓄能電廠機(jī)組制動(dòng)系統(tǒng)采用電氣制動(dòng)和機(jī)械制動(dòng)相結(jié)合的混合制動(dòng)形式。電氣制動(dòng)系統(tǒng)利用發(fā)電機(jī)停機(jī)時(shí)的殘余能量產(chǎn)生反向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),對(duì)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生制動(dòng)力矩,作為制動(dòng)來加速轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速下降。采用電氣制動(dòng),可以在加速停機(jī)同時(shí),減小設(shè)備損傷,有利于提高機(jī)組運(yùn)行安全性、可靠性,同時(shí)有利于機(jī)組經(jīng)濟(jì)、高效運(yùn)行。

        桐柏抽水蓄能電廠機(jī)組制動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行方式為:

        (1)機(jī)組正常收到停機(jī)令之后,減有功、分機(jī)組開關(guān),減無功、退勵(lì)磁、分磁場(chǎng)開關(guān);

        (2)轉(zhuǎn)速低于50%額定轉(zhuǎn)速開始,合磁場(chǎng)開關(guān)、投勵(lì)磁、合電氣制動(dòng)刀,從而進(jìn)行電氣制動(dòng);

        (3)待轉(zhuǎn)速下降到低于5%額定轉(zhuǎn)速投風(fēng)閘,加機(jī)械制動(dòng),進(jìn)行混合制動(dòng);

        (4)到轉(zhuǎn)速低于1%轉(zhuǎn)速,退勵(lì)磁、分磁場(chǎng)開關(guān)、分電氣制動(dòng)閘刀,電氣制動(dòng)退出。

        當(dāng)有機(jī)組電氣故障信號(hào)時(shí),閉鎖電氣制動(dòng),當(dāng)電氣制動(dòng)被閉鎖或電氣制動(dòng)不成功時(shí),在10%額定轉(zhuǎn)速投風(fēng)閘,加機(jī)械制動(dòng),采用純粹的機(jī)械制動(dòng)。從而實(shí)現(xiàn)機(jī)組轉(zhuǎn)速的快速下降。

        此種運(yùn)行方式在保證機(jī)組安全的情況下,可以使發(fā)電機(jī)組停機(jī)時(shí)間大為縮短,有利于發(fā)電機(jī)組經(jīng)濟(jì)、高效運(yùn)行。

        1 事件現(xiàn)象

        最近機(jī)組停機(jī)時(shí)有兩次電氣制動(dòng)不成功的現(xiàn)象:

        7月12日,2號(hào)機(jī)停機(jī)電制動(dòng),電制動(dòng)刀合閘后,報(bào)勵(lì)磁存在保護(hù)跳閘,勵(lì)磁退出,電制動(dòng)失敗。現(xiàn)場(chǎng)檢查勵(lì)磁調(diào)節(jié)器有“勵(lì)磁跳閘”、“勵(lì)磁變低壓開關(guān)故障”等信號(hào),現(xiàn)地檢查ECB未合,試驗(yàn)位置手動(dòng)分合無異常,復(fù)歸信號(hào)后重新開機(jī)再停機(jī),電制動(dòng)投入正常。

        7月15日,3號(hào)機(jī)抽水停機(jī)過程,電氣制動(dòng)失敗。現(xiàn)場(chǎng)檢查,電制動(dòng)刀合上,電制動(dòng)刀電源開關(guān)03U+AJ20-F11跳開,ECB未合上,勵(lì)磁調(diào)節(jié)器面板有“勵(lì)磁跳閘”、“勵(lì)磁變低壓開關(guān)故障”等信號(hào)。復(fù)歸信號(hào)后再次水輪機(jī)開機(jī)后停機(jī),情況正常。

        2 故障原因分析及處理

        這兩次電制動(dòng)不成功的現(xiàn)象,有相同之處也有不同之處。相同之處在于勵(lì)磁變低壓開關(guān)(ECB)與磁場(chǎng)開關(guān)(FCB)均未合上,勵(lì)磁盤面都有“勵(lì)磁跳閘”、“勵(lì)磁變低壓開關(guān)故障”等信號(hào),10%轉(zhuǎn)速投入機(jī)械制動(dòng)都正常等情況。不同之處在于3號(hào)機(jī)停機(jī)時(shí)有“電制動(dòng)刀馬達(dá)空開跳閘”信號(hào),電制動(dòng)刀未能合上,且有“勵(lì)磁停止超時(shí)”信號(hào)等。

        檢查后分析認(rèn)為,12日2號(hào)機(jī)的電制動(dòng)不成功原因可能是勵(lì)磁系統(tǒng)通訊不暢引起。經(jīng)檢查,當(dāng)時(shí)“合勵(lì)磁變低壓開關(guān)”確已發(fā)出,而勵(lì)磁變低壓開關(guān)本身經(jīng)檢查并無異常,最大可能就是中間通訊環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題。

        根據(jù)桐柏抽水蓄能電廠勵(lì)磁運(yùn)行邏輯,有如下環(huán)節(jié):當(dāng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器發(fā)出“合勵(lì)磁變低壓開關(guān)”命令后,未收到“勵(lì)磁變低壓開關(guān)合位”反饋信號(hào)時(shí),延時(shí)1s勵(lì)磁系統(tǒng)會(huì)發(fā)“勵(lì)磁變低壓開關(guān)故障”信號(hào)。

        “合勵(lì)磁變低壓開關(guān)”的命令是通過勵(lì)磁內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)到交換機(jī),再由交換機(jī)到AK1703模塊,然后通過硬布線去合勵(lì)磁變低壓開關(guān)。在此過程中,如果從勵(lì)磁調(diào)節(jié)器到交換機(jī)的通訊短時(shí)不暢,或者從交換機(jī)到AK1703模塊的通訊短時(shí)不暢,都會(huì)造成勵(lì)磁變低壓開關(guān)合不上,從而導(dǎo)致電制動(dòng)失敗。電制動(dòng)失敗同時(shí)會(huì)發(fā)出“勵(lì)磁報(bào)警”等信號(hào)。

        經(jīng)復(fù)歸報(bào)警回路,重新緊固通訊相關(guān)端子、接口后,再次開機(jī)試驗(yàn),情況已正常。

        15日3號(hào)機(jī)電制動(dòng)不成功是因?yàn)?號(hào)機(jī)電氣制動(dòng)刀未合上引起。由于某種原因電氣制動(dòng)刀未合上,導(dǎo)致勵(lì)磁變低壓開關(guān)(ECB)不能合閘,由于ECB在限定時(shí)間內(nèi)沒有合上,就會(huì)發(fā)出“勵(lì)磁變低壓開關(guān)故障”信號(hào),從而導(dǎo)致流程無法繼續(xù),投電制動(dòng)失敗。停機(jī)時(shí)由于電制動(dòng)刀馬達(dá)電源已跳開,電制動(dòng)閘刀無法分開,就會(huì)發(fā)“勵(lì)磁停止超時(shí)”等信號(hào)。

        檢查監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)現(xiàn),電制動(dòng)刀有合閘令發(fā)出,并且確已動(dòng)作,但是沒有收到合閘位反饋?,F(xiàn)場(chǎng)檢查閘刀的確在中間位置,電制動(dòng)閘刀馬達(dá)空開03U+AJ20-F11已跳開。合上此空開,現(xiàn)地分閘,閘刀可以分到位;但是現(xiàn)地合閘,以上故障情況仍會(huì)發(fā)生。

        查圖紙分析,有圖1所示電氣制動(dòng)閘刀分、合閘回路圖,由圖1可知,不管遠(yuǎn)方還是現(xiàn)地,分閘均通過行程開關(guān)S13,合閘均通過行程開關(guān)S14。而S13是一常開接點(diǎn),在閘刀開始合之前就閉合,中間態(tài)是一直是閉合的;S14是常閉接點(diǎn),要在閘刀完全合上后加一段延時(shí)才斷開。此點(diǎn)由圖2輔助接點(diǎn)TIMECHART圖可以看出。這就可以解釋閘刀為什么中間態(tài)時(shí)可以分開,但不能合上的問題了。

        圖1 電氣制動(dòng)刀分、合回路圖

        圖2 輔助接點(diǎn)TIMECHART圖

        而上位機(jī)要判斷閘刀分、合,查看圖3《電氣制動(dòng)閘刀分、合指示原理圖》可以看出:要判斷閘刀在合位,則需行程開關(guān)S1001、S1002、S1003同時(shí)動(dòng)作,而S1001、S1002、S1003的閉合動(dòng)作稍遲于主觸頭的閉合。他們?nèi)齻€(gè)之中任何一個(gè)沒有閉合均可導(dǎo)致閘刀位置中間態(tài)。而主觸頭由于某種原因,在沒有完全閉合到位或剛剛到閉合位就把電源跳開,所以上位機(jī)仍舊判斷閘刀位置為中間態(tài)。

        圖3 電氣制動(dòng)閘刀分、合指示

        電制動(dòng)刀馬達(dá)空開跳開的最可能原因就是由于某種原因使閘刀沒有合到位,從而S14一直閉合,合閘回路一直導(dǎo)通,致使電機(jī)電流過大,從而跳開電源。

        進(jìn)一步拆箱檢查,發(fā)現(xiàn)電制動(dòng)刀C相引弧觸頭鎖止彈簧端部固定銷斷裂,導(dǎo)致引弧觸頭無法鎖止。

        由于引弧觸頭無法鎖止,在閘刀合閘時(shí)因重力作用,引弧觸頭自然下垂。由于引弧觸頭的特殊構(gòu)造,在閘刀合到一定位置后,引弧觸頭機(jī)構(gòu)會(huì)反向卡住閘刀機(jī)構(gòu),致使閘刀無法進(jìn)一步動(dòng)作,也就合不到位了。進(jìn)而使S14行程開關(guān)無法到位,馬達(dá)電源F11由于過流而跳開。從而導(dǎo)致電制動(dòng)失敗。

        這樣,由于閘刀機(jī)構(gòu)行程受阻,很有可能使操作機(jī)構(gòu)因磨損或過力而受損。我們檢查電氣制動(dòng)閘刀操作機(jī)構(gòu)時(shí)發(fā)現(xiàn)AJ20箱體內(nèi)有鐵屑,進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn),操作機(jī)構(gòu)的一個(gè)傳動(dòng)軸已磨損很嚴(yán)重。

        由于機(jī)構(gòu)受損,在修復(fù)完閘刀C相引弧觸頭鎖止銷之后,閘刀仍無法合到位,只有將機(jī)構(gòu)更換處理。更換受損的傳動(dòng)軸之后,電氣制動(dòng)閘刀可以正常的分、合操作。機(jī)組開機(jī)試驗(yàn),電氣制動(dòng)功能也已恢復(fù)正常。

        3 結(jié)束語

        電氣制動(dòng)作為電廠機(jī)組運(yùn)行的一個(gè)重要環(huán)節(jié),它的存在對(duì)于機(jī)組經(jīng)濟(jì)、高效運(yùn)行有顯著作用。經(jīng)過對(duì)這兩次電氣制動(dòng)不成功事件的原因分析,考慮到實(shí)際工作的可行性,提出幾點(diǎn)建議:

        (1)由于3號(hào)機(jī)電氣制動(dòng)刀機(jī)構(gòu)磨損量較大,考慮是平時(shí)已經(jīng)有一定量的磨損,建議平時(shí)加強(qiáng)關(guān)注此機(jī)構(gòu),同時(shí)排查其他機(jī)組電氣制動(dòng)刀機(jī)構(gòu)有無磨損情況,做到舉一反三,消除隱患。

        (2)改善通訊回路,如有可能,減少通訊中間環(huán)節(jié),選用可靠性更高的通訊設(shè)備及線材。

        (3)增強(qiáng)設(shè)備精細(xì)巡查力度,及早發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患。

        (4)建議將易損轉(zhuǎn)動(dòng)部件定期檢查并縮短維護(hù)周期。

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