《水電站風(fēng)閘故障研究》3700字（論文）

水電站風(fēng)閘故障分析目錄TOC\o"1-2"\h\u12640引言 1294321、風(fēng)閘的組成與工作原理 28841.1風(fēng)閘的組成 2291571.2風(fēng)閘工作原理 2101982、水輪發(fā)電機(jī)組風(fēng)閘系統(tǒng)故障概況 280353、風(fēng)閘動(dòng)作異常作原因排查 3217744、故障處理 4260574.1增加行程開關(guān) 4190324.2增加風(fēng)閘狀態(tài)信號(hào) 452704.3優(yōu)化開機(jī)流程 6229205、改進(jìn)后效果 715710結(jié)語 724774參考文獻(xiàn) 8摘要：某水電站發(fā)電機(jī)組使用了機(jī)械風(fēng)閘制動(dòng)，在實(shí)際操作過程中，因制動(dòng)風(fēng)閘復(fù)歸信號(hào)的作用而不能可靠，造成在機(jī)組自動(dòng)啟動(dòng)過程中，順控流程評(píng)判機(jī)組制動(dòng)風(fēng)閘是否完全恢復(fù)的條件得不到滿足，曾多次開機(jī)均不成功，影響了機(jī)組自動(dòng)開機(jī)并網(wǎng)的成功率。采用加裝風(fēng)閘行程開關(guān)，風(fēng)閘監(jiān)視信號(hào)等措施、優(yōu)化自動(dòng)開機(jī)流程及其他改進(jìn)方法，經(jīng)過多次動(dòng)作測試，信號(hào)準(zhǔn)確，確保機(jī)組的正常啟動(dòng)。關(guān)鍵詞：水電機(jī)組：制動(dòng)風(fēng)閘：復(fù)歸信號(hào)；行程開關(guān)：控制流程引言對水電站而言，水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行情況至關(guān)重要，機(jī)組的正常運(yùn)行關(guān)系到整個(gè)水電廠的正常運(yùn)行，以保證水電站的平穩(wěn)運(yùn)行，有關(guān)管理人員將定期檢查發(fā)電機(jī)組各部件，制動(dòng)器亦不例外。制動(dòng)器在水輪發(fā)電機(jī)組上起著十分關(guān)鍵的作用，以確保水電站能夠全天候工作，制動(dòng)器還應(yīng)確保全天候運(yùn)轉(zhuǎn)，高負(fù)荷工作狀態(tài)，提高故障發(fā)生幾率，盡管有定期維護(hù)保養(yǎng)，但運(yùn)行中不可避免的會(huì)出現(xiàn)故障，出現(xiàn)故障使整個(gè)操作過程具有很大危險(xiǎn)性，若不及時(shí)解決，初始潛在危險(xiǎn)還將逐步增大，以致危及工作人員和機(jī)組安全。水輪發(fā)電機(jī)組制動(dòng)器會(huì)存在很多問題，隨機(jī)組使用時(shí)長增加，這類問題還將逐步加劇，最終對制動(dòng)器使用壽命造成影響。水輪發(fā)電機(jī)組制動(dòng)器失效的情況十分頻繁，在出現(xiàn)故障時(shí)，應(yīng)分析其原因和類型，再根據(jù)分析結(jié)果，有效地解決了故障問題，保持水輪發(fā)電機(jī)組正常工作，因此，對水輪發(fā)電機(jī)組制動(dòng)器失效分析與處理進(jìn)行深入的研究，有著極強(qiáng)的實(shí)際意義。1、風(fēng)閘的組成與工作原理1.1風(fēng)閘的組成水輪發(fā)電機(jī)制動(dòng)器（俗稱風(fēng)閘）在機(jī)組機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)中是一個(gè)重要組成部分。制動(dòng)器主要構(gòu)件為制動(dòng)器瓦、制動(dòng)器瓦座，制動(dòng)器座，從動(dòng)活塞，連接桿，彈簧墊，壓板，環(huán)鍵，襯套，制動(dòng)活塞，頂起活塞，密封“O”圈等。1.2風(fēng)閘工作原理停機(jī)期間，機(jī)組轉(zhuǎn)速降至額定轉(zhuǎn)速23%，制動(dòng)器的輸入和電磁閥的作用，使加閘腔與壓力管連通并頂起風(fēng)閘，達(dá)到制動(dòng)剎車的目的；啟動(dòng)后電磁閥工作，使加閘腔與排氣管連通，加上閘腔排氣后一段時(shí)間內(nèi)，電磁閥作用使復(fù)歸腔與壓力管連通并使風(fēng)閘下落。風(fēng)閘頂、落位置的接點(diǎn)由行程開關(guān)把機(jī)械信號(hào)變成電氣信號(hào)來完成。所述行程開關(guān)固定設(shè)置于所述支架，制動(dòng)風(fēng)閘閘體裝有固定的剛性撥條，撥條在風(fēng)閘閘體作用下上下運(yùn)動(dòng)。當(dāng)撥條作用至頂部時(shí)、下落到固定位置后，觸動(dòng)行程開關(guān)的操作觸頭，行程開關(guān)的內(nèi)常開接點(diǎn)是關(guān)閉的，常關(guān)接點(diǎn)被切斷：在撥條脫離固定位置的時(shí)候，行程開關(guān)運(yùn)行觸頭的復(fù)歸，內(nèi)部常開啟接點(diǎn)，常閉接點(diǎn)關(guān)閉，這樣，制動(dòng)風(fēng)閘的真實(shí)位置信號(hào)就從機(jī)械信號(hào)變?yōu)殡姎庑盘?hào)。2、水輪發(fā)電機(jī)組風(fēng)閘系統(tǒng)故障概況風(fēng)閘系統(tǒng)在水輪發(fā)電機(jī)組機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用，它的主要功能為提供制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，機(jī)組在低轉(zhuǎn)速下可迅速停運(yùn)，為了避免機(jī)組長期處于低速狀態(tài)，或者是由于水輪機(jī)導(dǎo)葉漏水而導(dǎo)致機(jī)組出現(xiàn)蠕動(dòng)的現(xiàn)象，導(dǎo)致燒瓦事故，也在大修中擔(dān)負(fù)了機(jī)組旋轉(zhuǎn)部位油壓頂起及支承任務(wù)山。水電站發(fā)電機(jī)組風(fēng)閘系統(tǒng)，當(dāng)機(jī)組關(guān)閉后，轉(zhuǎn)速降至15%N時(shí)，風(fēng)閘系統(tǒng)（N為額定轉(zhuǎn)速）就會(huì)自動(dòng)輸入，并且在0.69~0.72MPa氣壓下頂起風(fēng)閘活塞，增加風(fēng)閘閘板和轉(zhuǎn)子制動(dòng)環(huán)摩擦力，從而實(shí)現(xiàn)迅速停機(jī)。停機(jī)時(shí)制動(dòng)風(fēng)閘始終處于頂起。機(jī)組啟動(dòng)后首先恢復(fù)制動(dòng)風(fēng)閘，又開啟導(dǎo)葉使機(jī)組旋轉(zhuǎn)。水電站每臺(tái)發(fā)電機(jī)風(fēng)門系統(tǒng)有24個(gè)制動(dòng)閘，在每座制動(dòng)閘上都裝有一個(gè)拐臂式行程開關(guān)，用于判斷閘塊的狀態(tài)。每兩個(gè)制動(dòng)閘行程開關(guān)常閉觸點(diǎn)依次連接，并與監(jiān)控系統(tǒng)連接，定義是制動(dòng)風(fēng)閘輸入的信號(hào)共12套；此外，24個(gè)行程開關(guān)常開觸點(diǎn)與監(jiān)控系統(tǒng)串聯(lián)連接，定義它是制動(dòng)風(fēng)閘的所有復(fù)歸信號(hào)。在一次機(jī)組自動(dòng)開機(jī)流程的實(shí)施過程中，實(shí)施到復(fù)歸的機(jī)械制動(dòng)，簡報(bào)顯示“制動(dòng)風(fēng)閘未復(fù)歸，流程退出”，重新進(jìn)行開機(jī)流程，這一準(zhǔn)則仍然不能得到滿足，造成開機(jī)不成功。3、風(fēng)閘動(dòng)作異常作原因排查分析并統(tǒng)計(jì)了近三個(gè)月來機(jī)組自動(dòng)開機(jī)時(shí)制動(dòng)風(fēng)閘的動(dòng)作（見表1），找出了制動(dòng)風(fēng)閘運(yùn)動(dòng)不正常的原因，主要是風(fēng)閘觸點(diǎn)的信號(hào)不正常、氣管內(nèi)無氣壓，閘塊腔內(nèi)串氣。表1風(fēng)閘系統(tǒng)動(dòng)作異常情況由此可見，風(fēng)閘觸點(diǎn)信號(hào)的異常是導(dǎo)致風(fēng)閘系統(tǒng)誤動(dòng)率居高不下的主要原因。對此，故障原因的判斷可能是如下。（1）行程開關(guān)觸點(diǎn)破損。測試了每個(gè)行程開關(guān)的動(dòng)作情況，每一個(gè)行程開關(guān)都有若干次動(dòng)作，被測行程開關(guān)的觸點(diǎn)都正確地運(yùn)動(dòng)?？梢娦谐涕_關(guān)的機(jī)械操作動(dòng)作具有很高的可靠性，行程開關(guān)觸點(diǎn)沒有損壞。（2）機(jī)組在工作過程中，環(huán)境溫度較高。風(fēng)閘系統(tǒng)的行程開關(guān)額定運(yùn)行時(shí)，環(huán)境溫度的容許范圍是-5~65°C。機(jī)組在滿載180MW的情況下運(yùn)行，風(fēng)門行程開關(guān)環(huán)境溫度（每隔1h測1次）范圍37.77~41.29°C，平均氣溫40.13°C，所以，機(jī)組在運(yùn)行過程中，環(huán)境溫度高，對風(fēng)閘誤動(dòng)的影響不大。（3）缺乏指示制動(dòng)風(fēng)閘恢復(fù)的行程開關(guān)?，F(xiàn)地查每臺(tái)制動(dòng)閘只有一個(gè)行程開關(guān)，其中，所述常閉觸點(diǎn)指示制動(dòng)風(fēng)閘的輸入信號(hào)，所有閘塊行程開關(guān)的常開觸點(diǎn)串聯(lián)，說明制動(dòng)風(fēng)閘已完全恢復(fù)，不能精確地表達(dá)風(fēng)閘實(shí)際情況。僅使用1個(gè)行程開關(guān)表示風(fēng)閘的2種狀態(tài)，行程開關(guān)松了以后，很容易導(dǎo)致2個(gè)狀態(tài)都指示錯(cuò)誤。所以，缺乏指示制動(dòng)風(fēng)閘恢復(fù)的獨(dú)立行程開關(guān)，對于風(fēng)閘誤動(dòng)有很大影響。（4）風(fēng)閘狀態(tài)的監(jiān)測信號(hào)較小。查看監(jiān)控系統(tǒng)，12套制動(dòng)風(fēng)閘輸入信號(hào)的定義（每兩個(gè)制動(dòng)閘依次串聯(lián)成一組）及一套制動(dòng)風(fēng)閘的所有復(fù)歸信號(hào)（24個(gè)制動(dòng)閘串聯(lián)為1組）。制動(dòng)風(fēng)閘的所有復(fù)歸信號(hào)通過端子箱中的24個(gè)觸點(diǎn)依次連接，如果1處的短接發(fā)生松動(dòng)，則可導(dǎo)致所有復(fù)歸信號(hào)都不能上送，最后造成不能正常啟動(dòng)。所以風(fēng)閘的狀態(tài)信號(hào)較小對于風(fēng)閘的錯(cuò)誤動(dòng)作有很大的影響。（5）開機(jī)流程設(shè)計(jì)不合理。機(jī)組自動(dòng)啟動(dòng)時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)打開復(fù)歸制動(dòng)風(fēng)閘指令時(shí)，接收制動(dòng)風(fēng)閘的復(fù)歸節(jié)點(diǎn)的信號(hào)，制動(dòng)風(fēng)閘撤出。對監(jiān)控系統(tǒng)的停機(jī)到空轉(zhuǎn)流程進(jìn)行檢查，研究發(fā)現(xiàn)，制動(dòng)風(fēng)閘的控制邏輯的設(shè)計(jì)不盡合理，制動(dòng)風(fēng)閘在復(fù)位過程中，復(fù)位腔的通氣和加閘腔的排氣2同時(shí)完成，致使風(fēng)閘由于壓差較小，運(yùn)行速度較慢，風(fēng)閘的動(dòng)作未能及時(shí)就位，所以，開機(jī)流程設(shè)計(jì)的不盡合理，對風(fēng)閘的誤動(dòng)有很大的影響。4、故障處理針對風(fēng)閘不正確動(dòng)作影響較大的3個(gè)原因制訂并實(shí)施改進(jìn)措施。4.1增加行程開關(guān)各制動(dòng)閘塊的動(dòng)作連桿上加裝行程開關(guān)，分離制動(dòng)風(fēng)閘輸入，復(fù)歸的信號(hào)，確保每一個(gè)制動(dòng)閘塊都具有單獨(dú)指示制動(dòng)風(fēng)閘輸入的功能、復(fù)歸行程開關(guān)。改進(jìn)前與改進(jìn)后的對比圖如圖1所示。圖1改進(jìn)前后風(fēng)閘行程開關(guān)對比照片4.2增加風(fēng)閘狀態(tài)信號(hào)（1）為了提高風(fēng)閘狀態(tài)的監(jiān)視信號(hào)，從行程開關(guān)到監(jiān)控系統(tǒng)間鋪設(shè)制動(dòng)風(fēng)閘復(fù)歸信號(hào)電纜，串聯(lián)相鄰的兩個(gè)制動(dòng)風(fēng)閘的復(fù)歸行程開關(guān)的常開觸點(diǎn)，作為一組制動(dòng)風(fēng)閘的復(fù)歸信號(hào)，與監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)地控制單元連接。（2）對監(jiān)控系統(tǒng)的上位機(jī)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行了改造，將制動(dòng)風(fēng)閘復(fù)歸信號(hào)的定義加入上位機(jī)，和風(fēng)閘所有復(fù)歸虛擬點(diǎn)的定義如圖2。（3）對監(jiān)控系統(tǒng)的下位機(jī)觸控屏幕的程序畫面進(jìn)行了修改，在相應(yīng)開關(guān)量的位置上加裝12套制動(dòng)風(fēng)閘的復(fù)歸界定監(jiān)視見圖3。（4）完善下位機(jī)PLC（可編程邏輯控制器）。監(jiān)控系統(tǒng)的下位機(jī)PLC程序，加入了制動(dòng)風(fēng)閘所有復(fù)歸信號(hào)的判定邏輯。把12套新制動(dòng)風(fēng)閘恢復(fù)狀態(tài)常開觸點(diǎn)串在一起（每組2個(gè)風(fēng)閘），并且定義了1座制動(dòng)風(fēng)閘的所有復(fù)歸常開線圈如圖4中。在12套制動(dòng)風(fēng)閘完全恢復(fù)的情況下，所述邏輯回路導(dǎo)通，制動(dòng)風(fēng)閘均復(fù)歸常開啟線圈的作用，制動(dòng)風(fēng)閘的所有復(fù)歸虛擬點(diǎn)都是開機(jī)流程的準(zhǔn)則。圖2改進(jìn)前后數(shù)據(jù)庫定義對比圖圖3改進(jìn)前后觸摸屏定義對比圖圖4風(fēng)閘制動(dòng)全部復(fù)歸信號(hào)邏輯4.3優(yōu)化開機(jī)流程為保證制動(dòng)風(fēng)閘可靠動(dòng)作，對機(jī)組停機(jī)至空轉(zhuǎn)流程進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化后的流程見圖5。圖5復(fù)歸風(fēng)閘流程圖加閘腔排氣先行，發(fā)出“復(fù)歸機(jī)械制動(dòng)投入風(fēng)閘”令，延時(shí)25s，證實(shí)制動(dòng)閘腔內(nèi)沒有壓，執(zhí)行制動(dòng)風(fēng)閘的復(fù)歸腔加燃?xì)?，發(fā)出“投入機(jī)械制動(dòng)復(fù)歸風(fēng)閘”，當(dāng)接收到所有風(fēng)閘制動(dòng)閘的復(fù)歸信號(hào)時(shí)，過程一直往下進(jìn)行，否則，流程退出。5、改進(jìn)后效果對機(jī)組的風(fēng)閘回路進(jìn)行了完善，投入風(fēng)閘系統(tǒng)制動(dòng)、制動(dòng)復(fù)歸動(dòng)作試驗(yàn)等，每個(gè)行程開關(guān)的觸點(diǎn)信號(hào)的動(dòng)作都是正確的，上下位機(jī)觸摸屏測點(diǎn)表明，風(fēng)閘運(yùn)行正常，制動(dòng)風(fēng)閘的輸入、復(fù)歸信號(hào)準(zhǔn)確。在改進(jìn)的五個(gè)月時(shí)間里，統(tǒng)計(jì)了機(jī)組的啟動(dòng)數(shù)量和流程，都沒有出現(xiàn)由于制動(dòng)風(fēng)閘復(fù)歸信號(hào)不正常而退出機(jī)組開機(jī)流程的現(xiàn)象。結(jié)語本文分析了一起水電站機(jī)組因制動(dòng)風(fēng)閘的復(fù)歸信號(hào)不正常而引起的開機(jī)失敗的故障，通過加裝風(fēng)閘行程開關(guān)、改進(jìn)對風(fēng)閘系統(tǒng)動(dòng)作信號(hào)的監(jiān)控、對自動(dòng)開機(jī)流程進(jìn)行了優(yōu)化，并進(jìn)行了改進(jìn)，排除制動(dòng)風(fēng)閘復(fù)歸信號(hào)不正常的失效，確保機(jī)組安全，平穩(wěn)運(yùn)行。參考文獻(xiàn)[1]何強(qiáng)鋒,陳媛,何佳.大型水輪發(fā)電機(jī)組使用制動(dòng)器頂轉(zhuǎn)子不水平問題探討[J].水電與抽水蓄能,2021,7(01):41-43.[2]張澤彬,鄧林森,易旭濤,曾偉.水輪發(fā)電機(jī)用制動(dòng)器無法復(fù)位機(jī)理分析和設(shè)計(jì)優(yōu)化[J].四川水力發(fā)電,2020,39(03):127-129+136.[3]賀偉.水輪發(fā)電機(jī)組制動(dòng)器故障原因及處理分析[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新,2019(30):164-165.[4]馮鐵成,胡卓勛,