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（四川嘉陵江桐子壕航電開(kāi)發(fā)有限公司，四川 武勝 638400）

燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊，過(guò)流能力強(qiáng)、過(guò)流通道水力損失小、效率高，是目前開(kāi)發(fā)低水頭水力資源首選的發(fā)電機(jī)組類(lèi)型。由于其特殊結(jié)構(gòu)，需配置較多的輔助設(shè)備，其中最重要的是潤(rùn)滑油系統(tǒng)，機(jī)組軸承及推力瓦潤(rùn)滑用油必須采用循環(huán)的供油方式，運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)組必須保證潤(rùn)滑供油不能中斷，如中斷供油在很短的時(shí)間內(nèi)將會(huì)導(dǎo)致軸承及推力瓦燒毀，這類(lèi)事故是燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)在豐水季節(jié)非正常長(zhǎng)期停運(yùn)的主要原因之一。我國(guó)每年均有多臺(tái)機(jī)組發(fā)生同類(lèi)型的事故，事故處理時(shí)間一般均在30d以上，對(duì)電站產(chǎn)生嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。而造成這類(lèi)事故發(fā)生的根本原因是潤(rùn)滑油的控制、保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理導(dǎo)致。

一、概述

可靠的燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組潤(rùn)滑油監(jiān)控系統(tǒng)是避免機(jī)組軸瓦、軸承燒毀事故發(fā)生最主要的技術(shù)措施。通過(guò)分析研究可知，設(shè)計(jì)1套可靠的潤(rùn)滑油監(jiān)控系統(tǒng)可避免因潤(rùn)滑油系統(tǒng)故障而導(dǎo)致燒軸瓦、軸承事故的發(fā)生。

二、燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)

（一）潤(rùn)滑油泵控制電路及系統(tǒng)自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置設(shè)計(jì)可靠性分析

1.潤(rùn)滑油泵控制電路可靠性設(shè)計(jì)分析

為了保證機(jī)組可靠連續(xù)供油，目前燈泡貫流式水輪機(jī)均配置2臺(tái)潤(rùn)滑油油泵，1臺(tái)主用1臺(tái)備用。為了便于操作，減少常規(guī)控制回路出現(xiàn)故障的概率，在保證安全的前提下盡量簡(jiǎn)化控制回路，一般采用“手動(dòng)”和“自動(dòng)”控制，正常情況下采用“自動(dòng)控制”方式，由機(jī)組輔助設(shè)備的PLC程序控制或是機(jī)組LCU中的PLC程序控制。只有在自動(dòng)控制系統(tǒng)故障或調(diào)試時(shí)采用“手動(dòng)”控制方式。“自動(dòng)”控制回路可靠性設(shè)計(jì)顯得十分重要，目前“自動(dòng)”控制回路主要有2種設(shè)計(jì)電路，1種是采用一個(gè)PLC輸出繼電器控制油泵的啟停，1種是采用2個(gè)PLC輸出繼電器分別控制油泵的啟停。

2.潤(rùn)滑油控制、監(jiān)視系統(tǒng)及自動(dòng)化配置可靠性分析

燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)自動(dòng)化元件的配置及其工作的可靠性是確保機(jī)組潤(rùn)滑油系統(tǒng)正常工作的硬件條件，由于到目前為止我國(guó)還沒(méi)有關(guān)于燈泡貫流式水電站自動(dòng)化配置方面的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。設(shè)計(jì)院大部分是根據(jù)主機(jī)廠(chǎng)的標(biāo)準(zhǔn)配置來(lái)設(shè)計(jì)，這就導(dǎo)致了燈泡貫流水輪機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)的監(jiān)視與控制的自動(dòng)化元件配置，在不同廠(chǎng)家之間相差較大，有的機(jī)組采用配置自動(dòng)化元件過(guò)多，有的機(jī)組配置自動(dòng)化元件過(guò)少，從保證潤(rùn)滑油系統(tǒng)安全可靠的前提下，從經(jīng)濟(jì)和技術(shù)方面考慮單機(jī)容量在4MW及以上的機(jī)組潤(rùn)滑油系統(tǒng)自動(dòng)化按表1所示要求進(jìn)行配置。

（二）潤(rùn)滑油系統(tǒng)控制、監(jiān)測(cè)程序設(shè)計(jì)可靠性分析

1.潤(rùn)滑油泵控制程序

潤(rùn)滑油系統(tǒng)中的潤(rùn)滑油泵在機(jī)組啟動(dòng)開(kāi)始至機(jī)組停止的過(guò)程中是連續(xù)工作的，在各種工況下至少要保護(hù)1臺(tái)潤(rùn)滑油泵連接運(yùn)行將經(jīng)潤(rùn)滑回油箱的油輸送至高位油箱。為確保油泵長(zhǎng)周期可靠運(yùn)行，2臺(tái)油泵應(yīng)采取定期自動(dòng)輪換的方式運(yùn)行。

2.潤(rùn)滑油系統(tǒng)保護(hù)程序

由于潤(rùn)滑油系統(tǒng)對(duì)燈泡貫流式水輪機(jī)的軸瓦、軸承安全運(yùn)行起到?jīng)Q定性作用，因此當(dāng)潤(rùn)滑油系統(tǒng)出現(xiàn)故障將危及到機(jī)組安全時(shí)，PLC必須啟動(dòng)機(jī)組事故停機(jī)程序，將機(jī)組安全停下來(lái)，避免事故的發(fā)生。近年來(lái)發(fā)生的多次燒瓦、燒軸承事故均與機(jī)組潤(rùn)滑油系統(tǒng)的保護(hù)程序不完善、不準(zhǔn)確有關(guān)系。通過(guò)對(duì)多起典型燒瓦事故的分析，經(jīng)過(guò)反復(fù)研究和論證，采用下面所述的保護(hù)程序能夠保證在PLC工作可靠的前提下，當(dāng)PLC判斷如危及機(jī)組安全時(shí)啟動(dòng)事故停機(jī)程序，將機(jī)組安全停下。

3.潤(rùn)滑油系統(tǒng)監(jiān)視程序

潤(rùn)滑油系統(tǒng)的保護(hù)程序是在該系統(tǒng)已無(wú)法正常工作，危及到機(jī)組安全的情況下將機(jī)組安全停下來(lái)的措施。潤(rùn)滑油系統(tǒng)的事故是由系統(tǒng)故障演變而來(lái)，如果及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)故障并及時(shí)消除故障，完全可避免潤(rùn)滑油系統(tǒng)事故的發(fā)生。因此PLC應(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)潤(rùn)滑油系統(tǒng)的工作狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的不正常工作狀態(tài)，并將信號(hào)傳送至上位機(jī)發(fā)出相應(yīng)的語(yǔ)音報(bào)警信號(hào)，記錄相關(guān)事件，并按機(jī)組運(yùn)行規(guī)程要求提示、指導(dǎo)故障處理的方法，將事故控制在萌牙狀態(tài)。

（三）機(jī)組計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)配置對(duì)潤(rùn)滑油控制系統(tǒng)可靠性影響分析

1.機(jī)組PLC配置可靠分析

目前大部分運(yùn)行的貫流式水輪發(fā)電機(jī)現(xiàn)地控制單元均采用單套PLC配置（CPU、電源模塊、開(kāi)入/開(kāi)出模塊、通信模塊等），這就導(dǎo)致當(dāng)PLC出現(xiàn)故障，特別是CPU死機(jī)時(shí)，出現(xiàn)潤(rùn)滑油系統(tǒng)故障，PLC將無(wú)法正常工作，不能執(zhí)行相關(guān)的故障處理程序，無(wú)法提醒運(yùn)行人員進(jìn)行處理。更重要的是當(dāng)出現(xiàn)潤(rùn)滑油中斷時(shí)無(wú)法啟動(dòng)事故停機(jī)程序?qū)C(jī)組停下來(lái)，其后果必將造成燒軸瓦、軸承的事故。因此當(dāng)機(jī)組單機(jī)容量達(dá)4MW及以上時(shí)，在條件允許的前提下PLC應(yīng)采用2N配置的方式，2套系統(tǒng)互為備用。最基本的也要采用雙CPU配置，當(dāng)主用CPU出現(xiàn)故障時(shí)，備用CUP投入工作，并將故障信息上傳至上位機(jī)提醒運(yùn)行人員，避免事故的發(fā)生。這點(diǎn)是目前燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)監(jiān)控設(shè)計(jì)時(shí)忽視的一點(diǎn)，機(jī)組輔助設(shè)備、其他控制、保護(hù)裝置均配置了主備用裝置，相對(duì)于機(jī)組安全更重要的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中PLC更應(yīng)采取主備用的配置方式。

2.網(wǎng)絡(luò)通信及上位機(jī)配置可靠性分析

目前水電廠(chǎng)采用分布式控制方式，PLC與上位機(jī)大部分采用以太網(wǎng)光纖通信方式，為確保與上位機(jī)的通信可靠，及時(shí)、可靠地將PLC采集的各種實(shí)時(shí)的狀態(tài)量、故障量及事故量傳送至上位機(jī)，提醒運(yùn)行人員研判與處理，上位機(jī)與PLC的通信應(yīng)采用雙網(wǎng)絡(luò)通信，同時(shí)上位機(jī)的工作站應(yīng)采用主、備用配置方式，確保整個(gè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)2N的配置方式，提高系統(tǒng)的可靠性。

結(jié)語(yǔ)

可靠的燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組潤(rùn)滑油監(jiān)控系統(tǒng)是避免機(jī)組軸瓦、軸承燒毀事故發(fā)生最主要的技術(shù)措施。通過(guò)分析研究可知，設(shè)計(jì)一套可靠的潤(rùn)滑油監(jiān)控系統(tǒng)可避免因潤(rùn)滑油系統(tǒng)故障而導(dǎo)致燒軸瓦、軸承事故的發(fā)生。