劉 昆,代華瓊,羅 旭,肖 林

(國(guó)電大渡河流域水電開發(fā)有限公司,四川 樂(lè)山 614000)

龔嘴電站1F機(jī)組壓油泵啟動(dòng)電流過(guò)大分析及處理

劉 昆,代華瓊,羅 旭,肖 林

(國(guó)電大渡河流域水電開發(fā)有限公司,四川 樂(lè)山 614000)

主要對(duì)龔嘴電站機(jī)組壓油泵啟動(dòng)電流過(guò)大的原因進(jìn)行分析論證,通過(guò)不斷的試驗(yàn)加上理論分析,最后找到了啟動(dòng)電流過(guò)大的原因,并提出解決方法,為龔嘴電站后期壓油裝置改造提供了可靠的科學(xué)依據(jù)。

壓油泵;啟動(dòng)電流;卸載閥;軟啟動(dòng)器;安全閥;止回閥

1 引言

龔嘴電站上廠運(yùn)行人員巡屏?xí)r發(fā)現(xiàn)簡(jiǎn)報(bào)窗口有多次“1F機(jī)旁動(dòng)力屏電流Ia、Ib、Ic越高限、越高高限”報(bào)警信息,查看1F機(jī)旁動(dòng)力屏相電流Ia、Ib、Ic高限報(bào)警為320A,高高限報(bào)警為350A。機(jī)旁動(dòng)力屏大負(fù)荷為機(jī)組壓油泵,機(jī)組1、2號(hào)壓油泵電源分別取自1F機(jī)旁動(dòng)力屏I段、II段,檢查核實(shí)每次報(bào)警時(shí)間均是在機(jī)組壓油泵啟動(dòng)時(shí)。運(yùn)行人員對(duì)龔嘴電站上廠1號(hào)發(fā)電機(jī)組～4號(hào)發(fā)電機(jī)組壓油裝置參數(shù)及運(yùn)行工況進(jìn)行普查,數(shù)據(jù)如表1、表2:

表1

表2 軟啟動(dòng)器定值

相應(yīng)參數(shù)說(shuō)明如下:

額定電機(jī)電流:電機(jī)銘牌上指示的電機(jī)額定電流值;

限制電流:電機(jī)啟動(dòng)時(shí)最大電流值。以百分比表示,限制電流值=額定電機(jī)電流×限制電流(%);

加速斜坡時(shí)間:啟動(dòng)力矩在初始啟動(dòng)力矩到額定力矩之間的上升時(shí)間,即加速過(guò)程中力矩斜坡的梯度;

初始啟動(dòng)力矩:電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的初始力矩;

停機(jī)類型選擇:b為制動(dòng)停機(jī),如果存在相當(dāng)大的慣性,起動(dòng)器在電機(jī)中產(chǎn)生一個(gè)制動(dòng)力矩,以此使電機(jī)減速,f為自由停車,起動(dòng)器不向電機(jī)施加力矩;

定子損耗補(bǔ)償:在出現(xiàn)力矩振蕩的情況下,應(yīng)逐步降低這個(gè)參數(shù)的值,直至設(shè)備正常運(yùn)行為止。

2 各部分原理及相關(guān)配合試驗(yàn)

因?yàn)?號(hào)發(fā)電機(jī)組壓油裝置啟動(dòng)時(shí)電流波動(dòng)較大,所以下面以1號(hào)發(fā)電機(jī)組壓油裝置為例進(jìn)行分析說(shuō)明:做啟動(dòng)試驗(yàn)時(shí),發(fā)現(xiàn)1號(hào)發(fā)電機(jī)組1號(hào)壓油泵從啟動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速有兩個(gè)波峰電流,分別為180A和320A(如圖1),2號(hào)壓油泵與1號(hào)壓油泵基本相同,波峰分別為190A和280A。

2.1 軟啟動(dòng)原理

軟啟動(dòng)器實(shí)際上是一個(gè)調(diào)壓器,啟動(dòng)電機(jī)時(shí),改變輸出的電壓,龔嘴電站機(jī)組壓油裝置軟啟動(dòng)器為施耐德ATS48系列,屬于晶閘管式軟啟動(dòng)器,其主回路由三對(duì)反并聯(lián)晶閘管組成,將異步電動(dòng)機(jī)接入晶閘管組成的三相交流調(diào)壓回路(圖2)。啟動(dòng)電機(jī)時(shí),控制電路調(diào)節(jié)晶閘管觸發(fā)角,使定子繞組端電壓由設(shè)定值開始逐漸爬升至全電壓。這樣異步電動(dòng)機(jī)將在較小的啟動(dòng)電流下由停機(jī)開始平穩(wěn)升至額定轉(zhuǎn)速,缺點(diǎn)是啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)且啟動(dòng)初始力矩小(圖3)。

圖2

圖3 斜坡啟動(dòng)

2.2 龔嘴電站1號(hào)發(fā)電機(jī)組壓油泵軟啟動(dòng)器參數(shù)及試驗(yàn)

在油泵啟動(dòng)過(guò)程中,對(duì)電機(jī)最大啟動(dòng)電流的變化關(guān)聯(lián)密切的為加速斜坡時(shí)間和初始力矩,現(xiàn)通過(guò)調(diào)整軟啟動(dòng)器的參數(shù)來(lái)改變最大啟動(dòng)電流,試驗(yàn)結(jié)果如表3、表4:

表3 1號(hào)發(fā)電機(jī)組1號(hào)油泵的試驗(yàn)結(jié)果

表4 1號(hào)發(fā)電機(jī)組2號(hào)油泵的試驗(yàn)結(jié)果

在上述試驗(yàn)中,1號(hào)油泵通過(guò)更改軟啟動(dòng)器中的加速斜坡時(shí)間和初始力矩,很難滿足大幅度減小最大啟動(dòng)電流的要求;2號(hào)油泵只是更改了加速斜坡時(shí)間,就能較為理想的減小最大啟動(dòng)電流。很顯然,通過(guò)調(diào)整加速斜坡時(shí)間可以改變最大啟動(dòng)電流,但并不是都有效。

2.3 卸載閥的工作原理

卸載閥的作用是為油泵啟動(dòng)時(shí)減輕泵在啟動(dòng)過(guò)程中的啟動(dòng)力矩,從而減小啟動(dòng)電流。當(dāng)壓油泵啟動(dòng)時(shí)首先將回油箱透平油打入卸載閥活塞下腔,此時(shí)活塞上腔無(wú)壓力油,壓油泵輸出的壓力油克服彈簧阻力使活塞上移排油,同時(shí)另一路油通過(guò)卸載閥殼體上的節(jié)流塞孔進(jìn)入活塞上腔,活塞上部面積大于下部面積,壓油泵在不斷輸出壓力油時(shí),活塞上部壓力不斷上升,當(dāng)大于活塞下腔壓力時(shí),上部活塞在壓力油的作用下克服下部彈簧壓力致使下部活塞向下移動(dòng),關(guān)閉卸載油口,使壓油泵向壓油罐進(jìn)行打油。卸載閥的卸載時(shí)間長(zhǎng)短是通過(guò)節(jié)流塞孔徑大小控制活塞上腔壓力升高快慢實(shí)現(xiàn)的。

2.4 卸載閥關(guān)閉時(shí)間調(diào)整試驗(yàn)

壓油管路中對(duì)電機(jī)影響最大的部位是機(jī)械部分的卸載閥,通過(guò)調(diào)整卸載閥的進(jìn)油孔徑,進(jìn)而調(diào)整其卸載時(shí)間,2臺(tái)油泵的初始卸載時(shí)間分別為3s和7s,調(diào)整卸載時(shí)間后試驗(yàn)結(jié)果如表5:

表5

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)比較發(fā)現(xiàn),當(dāng)卸載閥關(guān)閉時(shí)間適當(dāng)延長(zhǎng),接近壓油泵從啟動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速的時(shí)間時(shí),油泵啟動(dòng)工況最好,啟動(dòng)電流較合理。

3 油泵電機(jī)啟動(dòng)電流大的原因分析

機(jī)組油泵打油加壓的過(guò)程為“PLC控制油泵啟動(dòng)→軟啟動(dòng)可控硅導(dǎo)通→卸載閥打開→油泵達(dá)到額定轉(zhuǎn)速→卸載閥關(guān)閉→逆止閥打開→壓力油進(jìn)入油罐”。所以影響油泵啟動(dòng)電流有以下幾個(gè)原因:

1)軟啟動(dòng)器參數(shù)不合理;

2)電機(jī)或油泵旋轉(zhuǎn)部件發(fā)卡;

3)卸載閥開啟及關(guān)閉時(shí)間不合理或老化發(fā)卡無(wú)法正常啟閉;

4)逆止閥不能正常工作。

經(jīng)過(guò)試驗(yàn),1號(hào)發(fā)電機(jī)1號(hào)壓油泵出口逆止閥能正常開啟和關(guān)閉,電機(jī)或油泵旋轉(zhuǎn)部件無(wú)發(fā)卡現(xiàn)象,以上兩點(diǎn)不作為此次分析的原因。我們主要從軟啟動(dòng)的啟動(dòng)力矩和加速斜坡時(shí)間、卸載閥開啟關(guān)閉時(shí)間進(jìn)行分析。壓油泵啟動(dòng)時(shí),通過(guò)軟啟動(dòng)器設(shè)定初始啟動(dòng)力矩和加速斜坡時(shí)間,從而控制啟動(dòng)電流,而電機(jī)未到達(dá)額定轉(zhuǎn)速時(shí),通過(guò)卸載閥減小電機(jī)輸出端反作用力,相當(dāng)于減小啟動(dòng)過(guò)程中的負(fù)載,起到減小電機(jī)啟動(dòng)電流。所以從理論上分析,加速斜坡時(shí)間越長(zhǎng)、初始力矩小,油泵啟動(dòng)電流就越小。卸載閥的關(guān)閉時(shí)間是通過(guò)調(diào)整節(jié)流塞孔徑實(shí)現(xiàn),當(dāng)孔徑越小,關(guān)閉時(shí)間越長(zhǎng),理論上當(dāng)電機(jī)從啟動(dòng)到達(dá)額定轉(zhuǎn)速的時(shí)間與卸載閥關(guān)閉時(shí)間一致時(shí),電機(jī)啟動(dòng)電流最小。

從1號(hào)壓油泵試驗(yàn)數(shù)據(jù)得知啟動(dòng)力矩和加速斜坡時(shí)間、卸載閥開啟關(guān)閉時(shí)間會(huì)相互影響,當(dāng)1號(hào)壓油泵將加速斜坡時(shí)間改小后反而出現(xiàn)電流下降的現(xiàn)象,與上述加速斜坡時(shí)間長(zhǎng)啟動(dòng)電流小的理論結(jié)果相反。經(jīng)過(guò)分析,加速斜坡時(shí)間短的油管內(nèi)壓力比加速斜坡時(shí)間長(zhǎng)上升更快,打開卸載閥時(shí)間更快,反而使電機(jī)電流變小。同理,較高初始力矩比低初始力矩也會(huì)使管內(nèi)壓力上升更快,打開卸載閥的時(shí)間也更快。但是也不能單純調(diào)節(jié)卸載閥關(guān)閉時(shí)間,因?yàn)楣?jié)流塞孔徑過(guò)小時(shí),卸載閥將無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)關(guān)閉,出現(xiàn)油打不上的現(xiàn)象。且通過(guò)機(jī)械手段調(diào)節(jié)卸載閥節(jié)流塞孔徑不能做到像電氣手段設(shè)置參數(shù)般準(zhǔn)確,而且在使用過(guò)程中由于機(jī)械振動(dòng)、位移、異物卡塞、機(jī)械老化等原因也會(huì)造成節(jié)流塞孔徑變化。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述,在油泵達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)卸載閥剛好關(guān)閉,這樣才能減小壓油泵啟動(dòng)電流,讓壓油泵在最優(yōu)工況下運(yùn)行。這就需要多次試驗(yàn)調(diào)節(jié)卸載閥關(guān)閉時(shí)間、啟動(dòng)力矩、加速斜坡時(shí)間,使之三者關(guān)系互相匹配。

第一步,調(diào)整卸載閥的關(guān)閉時(shí)間,將關(guān)閉時(shí)間調(diào)整至最大,啟動(dòng)泵進(jìn)行試驗(yàn),觀察卸載閥關(guān)閉情況,如不能正常關(guān)閉,減小卸載閥關(guān)閉時(shí)間,直至能自動(dòng)關(guān)閉為止。

第二步,提高軟啟動(dòng)的啟動(dòng)力矩,使之能快速開啟卸載閥,但不宜過(guò)大,過(guò)大也會(huì)增加啟動(dòng)電流,建議在25%～70%之間。

第三步,調(diào)整加速斜坡時(shí)間,觀察調(diào)整后電流的變化,理論上如果啟動(dòng)力矩調(diào)整到能最快開啟卸載閥,增加斜坡時(shí)間能減小電流。但是實(shí)際上調(diào)整啟動(dòng)力矩并不一定能達(dá)到最快開啟卸載閥,這就需要降低斜坡時(shí)間來(lái)滿足要求,需要多次試驗(yàn)才能得到最優(yōu)參數(shù)降低電流。

由于龔嘴電站壓油裝置機(jī)械部分為上世紀(jì)70年代設(shè)備,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)年累月運(yùn)行,各部分均磨損嚴(yán)重,特別是卸載閥及其內(nèi)部彈簧部分更是老化嚴(yán)重,在經(jīng)過(guò)以上方法調(diào)整后,現(xiàn)龔嘴電站機(jī)組壓油裝置基本滿足運(yùn)行要求。

本次分析為龔嘴電站機(jī)組壓油裝置類似缺陷檢查提供了思路,并為將來(lái)的設(shè)備改造提供了科學(xué)依據(jù)。

[1]趙洪惠,鄒文華.李家峽水電站調(diào)速系統(tǒng)油壓裝置“三閥”改造[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè),2013(35):68-70.

[2]龔嘴水電站壓油裝置機(jī)械圖[2].1979.

[3]ATS48施耐德軟啟動(dòng)器說(shuō)明書[Z].2008.

TV735

B

1672-5387(2017)07-0071-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.07.022

2017-04-27

劉 昆(1989-),男,助理工程師,從事水電站運(yùn)維工作。