陳哲東，陳勤

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

關(guān)于2號(hào)機(jī)機(jī)械制動(dòng)投入超時(shí)的故障分析

陳哲東，陳勤

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

對(duì)桐柏抽水蓄能機(jī)組發(fā)電或抽水方向機(jī)械制動(dòng)的投/退邏輯進(jìn)行了分析，主要討論機(jī)械制動(dòng)投/退的觸發(fā)條件以及是否存在高速加閘的可能，結(jié)果證明當(dāng)發(fā)生人為誤投入或者機(jī)組發(fā)電或抽水運(yùn)行，5%和10%轉(zhuǎn)速信號(hào)未復(fù)歸時(shí)存在高速加閘的危險(xiǎn)。

抽水蓄能機(jī)組；機(jī)械制動(dòng)；高速加閘

1 前言

桐柏抽水蓄能機(jī)組停機(jī)制動(dòng)由電氣制動(dòng)與機(jī)械制動(dòng)組成，在正常情況下，電氣制動(dòng)在低于50%額定轉(zhuǎn)速時(shí)投入，機(jī)械制動(dòng)在轉(zhuǎn)速低于5%額定轉(zhuǎn)速時(shí)投入。在電氣制動(dòng)受到閉鎖的情況下，機(jī)械制動(dòng)在機(jī)組轉(zhuǎn)速低于10%轉(zhuǎn)速下投入。停機(jī)制動(dòng)的作用是縮短停機(jī)時(shí)間，提高機(jī)組的響應(yīng)能力，同時(shí)有效的防止機(jī)組蠕動(dòng)對(duì)軸承瓦造成的損壞。而高速加閘是機(jī)械制動(dòng)錯(cuò)誤投入引發(fā)的故障，高速加閘主要發(fā)生于機(jī)組開(kāi)機(jī)時(shí)帶閘運(yùn)行或機(jī)組停機(jī)后開(kāi)關(guān)已拉開(kāi)、導(dǎo)葉全關(guān)的前提下，由于機(jī)組轉(zhuǎn)速信號(hào)的丟失，機(jī)組發(fā)出投入機(jī)械制動(dòng)令或人為手動(dòng)投入機(jī)械制動(dòng)，則機(jī)械制動(dòng)便立即投入，造成機(jī)組高速加閘。機(jī)組在正常運(yùn)行時(shí)或是機(jī)組在較高轉(zhuǎn)速情況下誤投入機(jī)械制動(dòng)，不僅會(huì)嚴(yán)重磨損到制動(dòng)塊，而且會(huì)引發(fā)火災(zāi)和其他事故，給機(jī)組造成極大的損壞，影響發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行。

2 2號(hào)機(jī)機(jī)械制動(dòng)投入超時(shí)的原因分析

2.1.械制動(dòng)投入邏輯

圖1中IBP_WG_CL表示機(jī)組導(dǎo)葉全關(guān)信號(hào)；GBX_TR_S1/6S/3S/4S/5S表示機(jī)組禁止轉(zhuǎn)停機(jī)，水輪機(jī)轉(zhuǎn)禁止，發(fā)電調(diào)相轉(zhuǎn)禁止，抽水調(diào)相轉(zhuǎn)禁止，抽水轉(zhuǎn)禁止流程；IBP_N＜10表示機(jī)組轉(zhuǎn)速小于10%額定轉(zhuǎn)速；IBN_EXC_EB_ON表示滅磁開(kāi)關(guān)合閘信號(hào)；GBX_EBS_ON表示電制動(dòng)閘刀合閘信號(hào)；IBP_N＜5表示機(jī)組轉(zhuǎn)速小于5%額定轉(zhuǎn)速。

圖1.械制動(dòng)投入邏輯

如圖1所示，機(jī)械制動(dòng)投入的條件為1）機(jī)組的導(dǎo)葉在全關(guān)位置；2）機(jī)組收到S1,6S,3S,4S,5S的流程指令；3）當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速小于10%，電制動(dòng)閘刀與滅磁開(kāi)關(guān)未投入或機(jī)組轉(zhuǎn)速小于5%。以上3個(gè)條件都滿足時(shí)，機(jī)組便會(huì)發(fā)出機(jī)械制動(dòng)投入（LBC_MB_ON）的命令。

圖1中LBC_MB_ON表示機(jī)械制動(dòng)投入命令；OBO_MB_ON_OT表示機(jī)械制動(dòng)投入超時(shí)信號(hào)。

如圖2所示，當(dāng)收到機(jī)械制動(dòng)投入（LBC_MB_ON）的命令后未投入機(jī)械制動(dòng)則發(fā)出機(jī)械制動(dòng)投入超時(shí)（OBO_MB_ON_OT）的命令。

圖2中MECHANCAL BRAKE ON表示機(jī)械制動(dòng)投入；COMMAND FROM CSCS表示從監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)來(lái)的命令；+SP01-K0219表示從監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)來(lái)投入機(jī)械制動(dòng)的命令；+GA01-K0147表示機(jī)組轉(zhuǎn)速小于10%額定轉(zhuǎn)速位置信號(hào)；-K1023表示導(dǎo)葉在全關(guān)位置信號(hào)；-K1030表示機(jī)組開(kāi)關(guān)分閘位置信號(hào)。

圖2.械制動(dòng)投入命令

圖3.械制動(dòng)硬布線部分截圖

如圖3所示，收到監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)來(lái)投入機(jī)械制動(dòng)的命令后，當(dāng)硬布線滿足機(jī)組轉(zhuǎn)速小于10%額定轉(zhuǎn)速、導(dǎo)葉在全關(guān)位置，機(jī)組開(kāi)關(guān)分閘位置時(shí)，投入機(jī)械制動(dòng)。

2.2.障發(fā)生時(shí)事件列表分析

圖4.件列表1

圖5.件列表2

如圖4與圖5所示，2號(hào)機(jī)停機(jī)令發(fā)出后，當(dāng)2號(hào)機(jī)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)、導(dǎo)葉在全關(guān)位置，上位機(jī)報(bào)2號(hào)機(jī)械制動(dòng)投入超時(shí)。從圖上可以看出，導(dǎo)葉在全關(guān)位置的時(shí)間是07:06:20，機(jī)械制動(dòng)投入超時(shí)報(bào)警的時(shí)間為07:06:41，相差20 s。查閱機(jī)械制動(dòng)流程反饋報(bào)警時(shí)間為20 s，說(shuō)明導(dǎo)葉在全關(guān)位置條件滿足后，機(jī)械制動(dòng)投入的命令就已發(fā)出。

圖6.件列表3

如圖6所示，2號(hào)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)反饋只有“轉(zhuǎn)速＜10%”和“轉(zhuǎn)速＜1%”。據(jù)2.1內(nèi)容可知，機(jī)組機(jī)械制動(dòng)投入的條件為：1）機(jī)組開(kāi)關(guān)在分閘位置；2）機(jī)組導(dǎo)葉在全關(guān)位置；3）機(jī)組轉(zhuǎn)速小于10%，電制動(dòng)閘刀與滅磁開(kāi)關(guān)未投入或機(jī)組轉(zhuǎn)速小于5%?？梢耘袛?號(hào)機(jī)在停機(jī)前轉(zhuǎn)速小于5%信號(hào)未復(fù)歸，導(dǎo)致2號(hào)機(jī)停機(jī)時(shí)機(jī)械制動(dòng)無(wú)投入，造成機(jī)械制動(dòng)投入超時(shí)。

查閱2號(hào)機(jī)停機(jī)前的機(jī)組轉(zhuǎn)速小于5%的信號(hào)，發(fā)現(xiàn)2號(hào)機(jī)抽水調(diào)相開(kāi)機(jī)時(shí)，在機(jī)組轉(zhuǎn)速上升后小于5%轉(zhuǎn)速未復(fù)歸。因此判斷2號(hào)機(jī)機(jī)械制動(dòng)投入超時(shí)的原因?yàn)椋?號(hào)機(jī)機(jī)組轉(zhuǎn)速小于5%額定轉(zhuǎn)速信號(hào)在轉(zhuǎn)速上升階段未復(fù)歸，導(dǎo)致2號(hào)機(jī)在停機(jī)過(guò)程中開(kāi)關(guān)在分閘位置，導(dǎo)葉在全關(guān)位置條件滿足后，發(fā)出機(jī)械制動(dòng)投入命令。由于硬布線上機(jī)械制動(dòng)投入條件有機(jī)組轉(zhuǎn)速小于10%額定轉(zhuǎn)速的條件，導(dǎo)致機(jī)械制動(dòng)實(shí)際未投入。在20 s延時(shí)后，未收到機(jī)械制動(dòng)投入的反饋信號(hào)，導(dǎo)致2號(hào)機(jī)機(jī)械制動(dòng)投入超時(shí)。

3 機(jī)組發(fā)生高速加閘的可能性分析

從上述事件分析得知，此次機(jī)械制動(dòng)投入超時(shí)表面上是機(jī)械制動(dòng)投入失敗，實(shí)際上是機(jī)械制動(dòng)在機(jī)組處于高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的一次機(jī)械制動(dòng)誤投入，由于條件缺失造成的機(jī)械制動(dòng)投入失敗，說(shuō)明機(jī)組存在高速加閘的危險(xiǎn)。機(jī)組發(fā)生高速加閘情況有2種：1）機(jī)組高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)械制動(dòng)誤投入；2）機(jī)組帶閘啟動(dòng)。

3.1.組高速旋轉(zhuǎn)時(shí)機(jī)械制動(dòng)誤投入

根據(jù)2.1得知，機(jī)械制動(dòng)投入的條件為：1）機(jī)組開(kāi)關(guān)在分閘位置；2）導(dǎo)葉在全關(guān)位置；3）機(jī)組轉(zhuǎn)速小于5%額定轉(zhuǎn)速；4）機(jī)組轉(zhuǎn)速小于10%額定轉(zhuǎn)速。機(jī)組機(jī)械制動(dòng)自動(dòng)投入的條件較多，而機(jī)組處于高轉(zhuǎn)速狀態(tài)下時(shí)，機(jī)組的開(kāi)關(guān)在合閘位置，導(dǎo)葉不在全關(guān)位置，且兩者同時(shí)誤動(dòng)的可能行較低，故機(jī)組機(jī)械制動(dòng)誤投入大多發(fā)生在發(fā)電或抽水轉(zhuǎn)停機(jī)時(shí)，桐柏電廠2號(hào)機(jī)曾發(fā)生過(guò)小于5%額定轉(zhuǎn)速未復(fù)歸的現(xiàn)象，故認(rèn)為機(jī)組存在同時(shí)發(fā)生小于5%和小于10%額定轉(zhuǎn)速的信號(hào)同時(shí)未復(fù)歸的情況。

圖7.械制動(dòng)系統(tǒng)部分截圖1

如圖7所示，將+SV10-KA202手/自動(dòng)進(jìn)氣閥切至手動(dòng)位置，將+SV10-KA204手動(dòng)加排氣閥切至進(jìn)氣位置，將+SV10-KA203手自動(dòng)出氣切換閥切至手動(dòng)位置，氣管路就導(dǎo)通（如粗線所示），風(fēng)閘便會(huì)投入，若是機(jī)組處于高速運(yùn)轉(zhuǎn)，會(huì)造成高速加閘。

3.2.組帶閘啟動(dòng)

圖8.械制動(dòng)系統(tǒng)部分截圖2

如圖8所示，機(jī)械制動(dòng)的加閘位置指示為+SY-S101—S108,機(jī)械制動(dòng)分閘指示+SY-S111—S118。當(dāng)機(jī)組8個(gè)加閘位置指示同時(shí)投入時(shí)，機(jī)械制動(dòng)顯示投入狀態(tài)；當(dāng)機(jī)組8個(gè)分閘位置指示同時(shí)投入時(shí)，機(jī)械制動(dòng)顯示退出狀態(tài)。當(dāng)機(jī)組處于停機(jī)穩(wěn)態(tài)時(shí)，機(jī)械制動(dòng)處于投入狀態(tài)，機(jī)組發(fā)電或抽水調(diào)相開(kāi)機(jī)時(shí)才會(huì)通過(guò)上位機(jī)發(fā)令復(fù)歸機(jī)械制動(dòng)的投入。以發(fā)電開(kāi)機(jī)為例，機(jī)組出現(xiàn)帶閘運(yùn)行的狀態(tài)為，機(jī)械制動(dòng)裝置本身未退出，但機(jī)械制動(dòng)8個(gè)投入位置指示同時(shí)復(fù)歸，同時(shí)機(jī)械制動(dòng)8個(gè)退出的位置指示在機(jī)械制動(dòng)裝置未動(dòng)作時(shí)異常投入。分析認(rèn)為機(jī)械制動(dòng)裝置在開(kāi)機(jī)時(shí)未退出發(fā)生可能性較大，但發(fā)生機(jī)械制動(dòng)8個(gè)投入的位置指示同時(shí)復(fù)歸，且8個(gè)退出位置指示在機(jī)械制動(dòng)未動(dòng)作的情況下異常投入發(fā)生的可能性較小，故認(rèn)為機(jī)組發(fā)生帶閘發(fā)電或抽水調(diào)相啟動(dòng)的可能較低。

3.3.論

機(jī)組在高速運(yùn)行時(shí)，有兩種造成機(jī)組高速加閘的情況：1）機(jī)組在發(fā)電或抽水工況運(yùn)行時(shí)，若發(fā)生小于5%和10%額定轉(zhuǎn)速為復(fù)歸的現(xiàn)象，機(jī)組在發(fā)電或抽水工況轉(zhuǎn)停機(jī)時(shí)，機(jī)組在開(kāi)關(guān)分閘，導(dǎo)葉全關(guān)時(shí)，機(jī)組轉(zhuǎn)速大約為90%額定轉(zhuǎn)速，此時(shí)會(huì)發(fā)生機(jī)械制動(dòng)誤投入的現(xiàn)象，造成高速加閘。2）機(jī)組在發(fā)電或抽水工況運(yùn)行時(shí)，由于人為錯(cuò)誤手動(dòng)投入機(jī)械制動(dòng)可造成高速加閘。

4 機(jī)械制動(dòng)投入超時(shí)的預(yù)防對(duì)策

此次2號(hào)機(jī)機(jī)械制動(dòng)投入超時(shí)的原因是由于機(jī)組在小于5%轉(zhuǎn)速信號(hào)指示為復(fù)歸的情況下由抽水轉(zhuǎn)停機(jī)，造成2號(hào)機(jī)發(fā)出機(jī)械制動(dòng)的命令，又由于機(jī)械制動(dòng)投入的硬布線條件不滿足造成機(jī)械制動(dòng)投入的超時(shí)。針對(duì)機(jī)組轉(zhuǎn)速信號(hào)未復(fù)歸現(xiàn)象造成機(jī)組機(jī)械制動(dòng)投入超時(shí)的問(wèn)題，本文提出以下對(duì)策：

1）機(jī)組轉(zhuǎn)速信號(hào)指示會(huì)影響機(jī)組電器制動(dòng)、高壓注油泵的啟停，應(yīng)加強(qiáng)上位機(jī)值守人員的對(duì)轉(zhuǎn)速信號(hào)的監(jiān)視；

2）每月的機(jī)組定期檢修工作，運(yùn)維人員應(yīng)對(duì)轉(zhuǎn)速信號(hào)進(jìn)行檢驗(yàn)校核；

3）做好機(jī)組機(jī)械制動(dòng)投入超時(shí)的事故預(yù)想。

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TV734

B

1672-5387（2017）09-0038-04

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.09.015

2017-06-19

陳哲東（1991-），男，助理工程師，從事抽水蓄能電站設(shè)備運(yùn)行工作。