李維文

(四川大唐國際甘孜水電開發(fā)有限公司，四川 康定，626001)

1 高壓油頂起裝置的作用

在大型水輪發(fā)電機(jī)上采用高壓油頂起裝置，其目的是改善推力軸承在潤滑條件較差的情況下，仍然保證推力瓦與鏡板存在液體摩擦而不使軸瓦燒損。對大型水輪發(fā)電機(jī)組，如長河壩電站單機(jī)容量70萬kW，額定轉(zhuǎn)速142.9r/min，推力軸承負(fù)荷較大，在機(jī)組啟動及停機(jī)過程中，因?yàn)檗D(zhuǎn)速較低，推力瓦油膜偏薄，摩擦系數(shù)較大，推力瓦與鏡板容易出現(xiàn)半干摩擦的危險(xiǎn)狀況，這是推力軸承潤滑條件最不利的工況。因此，為了解決大負(fù)荷推力軸承建立油膜的困難，在機(jī)組啟動及停機(jī)過程中，采用高壓油頂起裝置將鏡板抬高，以減少推力軸承的載荷，使軸瓦表面形成油膜。這樣，減少了推力軸承的靜摩擦轉(zhuǎn)矩，從而避免了推力瓦的燒損，保護(hù)推力軸瓦使用壽命，保證了機(jī)組正常開停機(jī)。接到開機(jī)令，高壓油頂起在機(jī)組轉(zhuǎn)速為零時(shí)投入使用，數(shù)據(jù)判斷拱起值壓力，隨后壓力降為一恒定值，直至機(jī)組轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，高壓油頂起撤出，機(jī)組達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)，高壓油頂起不投入工作；接到停機(jī)令，并且機(jī)組轉(zhuǎn)速降到額定轉(zhuǎn)速90%時(shí)，高壓油頂起工作，直至轉(zhuǎn)速降為0，接力器鎖定投入時(shí)，高壓油頂起工作停止。

2 參數(shù)整定及壓力判定

2.1 參數(shù)整定

首先，需對參數(shù)進(jìn)行整定，設(shè)置如下參數(shù)：

開機(jī)和停機(jī)流程啟動高頂油泵轉(zhuǎn)速：90%Ne

軟啟額定電流：162A

軟啟限制電流：400%

軟啟啟動時(shí)間：15s

高壓油拱起壓力：17.5MPa

高壓油穩(wěn)定壓力高限：16.5MPa

高壓油穩(wěn)定壓力低限：12.2MPa

判斷高壓油拱起延時(shí)：10s

判斷高壓油穩(wěn)定延時(shí)：20s

高壓油穩(wěn)定延時(shí)送監(jiān)控啟機(jī)：5s

機(jī)組轉(zhuǎn)動過程中高壓油壓力值高限：20MPa

機(jī)組轉(zhuǎn)動過程中高壓油壓力值低限：4MPa

機(jī)組停機(jī)過程中高壓油穩(wěn)定壓力值低限：9MPa

機(jī)組停機(jī)過程中判斷高壓油穩(wěn)定壓力延時(shí)：300s

1號泵高壓油出口壓力量程：40MPa

2號泵高壓油出口壓力量程：40MPa

高壓油總出口壓力量程：40MPa

2.2 模擬量判斷

高頂裝置采用高壓油出口總管壓力作為控制量，1號泵和2號泵出口壓力僅作為監(jiān)視，不參與控制。

2.3 開機(jī)前高頂壓力檢查

機(jī)組開機(jī)之前需做壓力判斷，以拱起壓力和泄流壓力判斷機(jī)組是否成功拱起，啟動油泵后，延時(shí)10s判斷高壓油出口壓力是否有一個(gè)拱起，此壓力應(yīng)大于17.5MPa，滿足此條件，則進(jìn)行下一步；延時(shí)20s判斷泄流壓力是否正常，如泄流壓力在12.2MPa和16.5MPa之間，則證明機(jī)組轉(zhuǎn)子成功頂起，可進(jìn)行機(jī)組開機(jī)操作。

如不滿足拱起壓力條件或泄流壓力條件，則證明機(jī)組轉(zhuǎn)子未頂起，油膜未能建立，不能開機(jī)。

3 手動控制原理及流程

將1號油泵或2號油泵的切換把手旋至手動，則相應(yīng)的泵會運(yùn)行，這時(shí)如出現(xiàn)泵運(yùn)行時(shí)壓力低、泵運(yùn)行時(shí)流量低故障，泵運(yùn)行不受影響。

如需手動停止1號油泵或2號油泵，則將相應(yīng)泵的切換把手旋至切除，泵將停止運(yùn)行。

如需通過手動控制油泵開機(jī)，由于手動模式下PLC程序?qū)⒉辉賲⑴c檢查泵運(yùn)行后的拱起壓力和泄流壓力，操作人員必須在觸摸屏的趨勢圖上人工判斷拱起壓力和泄流壓力是否正常，經(jīng)人工判斷無誤后才能進(jìn)行開機(jī)操作。

4 自動控制原理及流程

4.1 開機(jī)流程

圖1 自動控制監(jiān)視畫面

當(dāng)油壓控制屏接收到監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出開機(jī)令，檢測到當(dāng)前轉(zhuǎn)速在90%以下，啟動1號油泵，延時(shí)10s判斷高壓油出口壓力是否存在拱起，如拱起正常，延時(shí)20s等待壓力穩(wěn)定，如壓力位于穩(wěn)定壓力高限和低限之間，延時(shí)5s發(fā)出高頂成功啟機(jī)命令，直到接收到機(jī)組轉(zhuǎn)速大于90%信號，1號油泵停止運(yùn)行。如啟動1號泵無拱起壓力或泄流壓力異常，則啟動2號油泵。

機(jī)組開機(jī)后，隨機(jī)組轉(zhuǎn)速上升高壓油出口壓力會出現(xiàn)下降的趨勢，但高壓油壓力不能低于4MPa，也不能高于20MPa，如壓力超過限定值，則會發(fā)出高壓油出口壓力低報(bào)警或高報(bào)警信息，但由于機(jī)組從0轉(zhuǎn)速到額定轉(zhuǎn)速時(shí)間較短，只有2min左右，切換泵的時(shí)候高壓油壓力會暫時(shí)失壓，而且也不能保證啟動的另一臺泵能達(dá)到正常壓力，因此機(jī)組開機(jī)過程中即使壓力低也不會切除故障泵。

4.2 停機(jī)流程

當(dāng)高頂控制屏接收到監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出停機(jī)令或事故停機(jī)令，當(dāng)檢測到當(dāng)前轉(zhuǎn)速在90%以下，啟動2號油泵，延時(shí)300s判斷2號泵出口高壓油壓力是否大于機(jī)組停機(jī)過程中高壓油穩(wěn)定壓力值低限(9MPa)，如壓力不正常，發(fā)出停機(jī)頂轉(zhuǎn)子失敗報(bào)警信息。停機(jī)過程中也不切除故障泵，因?yàn)榍袚Q泵的時(shí)候高壓油壓力會暫時(shí)失壓，而且也不能保證啟動的另一臺泵能達(dá)到正常壓力，因此，機(jī)組停機(jī)過程中即使壓力低也不會切除故障泵。

當(dāng)高頂控制屏接收到監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出的停機(jī)完成復(fù)歸令后，油泵停止運(yùn)行，監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)停機(jī)完成復(fù)歸令必須保證機(jī)組完全停下的時(shí)候才能發(fā)出。

5 系統(tǒng)故障

低壓濾油器差壓堵塞開關(guān)或高壓濾油器差壓堵塞開關(guān)動作僅作為報(bào)警，不作為泵故障的判定條件。

當(dāng)出現(xiàn)以下異常情況時(shí)，兩臺油泵將停止運(yùn)行，運(yùn)行人員需注意：

(1)兩臺泵都出現(xiàn)故障(電源消失、軟啟本體故障、泵運(yùn)行無反饋、開機(jī)頂轉(zhuǎn)子失敗)，泵故障紅燈會點(diǎn)亮，并發(fā)出報(bào)警信息，開機(jī)頂轉(zhuǎn)子失敗可通過復(fù)歸按鈕復(fù)歸；

(2)兩臺泵都處在切除位置；

(3)總出口壓力變送器出現(xiàn)故障。

6 結(jié)語

本文介紹了長河壩水電站高壓油頂起裝置的組成、結(jié)構(gòu)及采用高壓油頂起裝置的實(shí)際意義，首臺機(jī)組對參數(shù)，油泵及管路，壓力設(shè)定，PLC程序做了反復(fù)的模擬試驗(yàn)，反復(fù)調(diào)整了頂起時(shí)拱起壓力值判定設(shè)定。詳細(xì)闡述了高壓油頂起的控制原理，并且給出了高壓油頂起裝置的控制流程，對以后類似的機(jī)組高壓油裝置有借鑒參考意義。到目前為止，長河壩電站4臺機(jī)組的高壓油裝置工作正?？煽?，未出現(xiàn)異常，提高了機(jī)組的使用壽命，給電站運(yùn)行帶來良好效益。