李維文

(四川大唐國(guó)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(rùn)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(duì)大型水輪發(fā)電機(jī)組，如長(zhǎng)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(dòng)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(rùn)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(dòng)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(duì)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(dòng)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(dòng)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(dòng)過程中高壓油壓力值高限：20MPa

機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)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(hào)泵高壓油出口壓力量程：40MPa

2號(hào)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(hào)泵和2號(hào)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(dòng)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(dòng)控制原理及流程

將1號(hào)油泵或2號(hào)油泵的切換把手旋至手動(dòng)，則相應(yīng)的泵會(huì)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(dòng)停止1號(hào)油泵或2號(hào)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(dòng)控制油泵開機(jī)，由于手動(dòng)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(shì)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(dòng)控制原理及流程

4.1 開機(jī)流程

圖1 自動(dòng)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(cè)到當(dāng)前轉(zhuǎn)速在90%以下，啟動(dòng)1號(hào)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(hào)，1號(hào)油泵停止運(yùn)行。如啟動(dòng)1號(hào)泵無拱起壓力或泄流壓力異常，則啟動(dòng)2號(hào)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(huì)出現(xiàn)下降的趨勢(shì)，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(huì)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(huì)暫時(shí)失壓，而且也不能保證啟動(dòng)的另一臺(tái)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(huì)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(cè)到當(dāng)前轉(zhuǎn)速在90%以下，啟動(dòng)2號(hào)油泵，延時(shí)300s判斷2號(hào)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(huì)暫時(shí)失壓，而且也不能保證啟動(dòng)的另一臺(tái)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(huì)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(dòng)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(tái)油泵將停止運(yùn)行，運(yùn)行人員需注意：

(1)兩臺(tái)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(huì)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(tái)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(zhǎng)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(tái)機(jī)組對(duì)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(duì)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(zhǎng)河壩電站4臺(tái)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。