某水电厂主轴密封水流量中断停机原因分析

2014-06-23代剑

云南电力技术 2014年1期

代剑

(云南电力技术有限责任公司，昆明 650217)

1 前言

目前云南省内投产运行的水电站不断增多。特别是汛期内，中小型水电站的库区边坡处理不完善、坝前拦污设备腐蚀等原因，引起技术供水的水质较差。这些电厂出现主轴密封水流量中断引起停机的事故较多。文中记述在现场调试中出现因主轴密封水流量中断引起的机械事故停机，分析事故原因并提出解决办法和优化建议。

2 机组事故停机情况

在某水电厂现场调试期间，上位机发开机令后流程运行正常。机组顺利到达空载状态，机组各项参数正常。机组正常运行一段时间后，上位机简报窗口中出现机组主轴密封水示流信号复归报警。经检查上位机画面中主轴密封流量模拟量数值显示正常。上位机画面中的主轴密封水中断引起的机组事故停机的软压板为投入状态。主轴密封水示流信号复归达到程序定时器设置时间延时后触发机组机械事故停机信号，导致机组从空载转为事故停机。

3 事故原因分析

3.1 主轴密封供水方式

为避免影响后期工作进度，首先对主轴密封供水方式现场检查并做原因分析。该厂机组技术供水系统采用进水阀前压力钢管取水，自流减压经电动滤水器过滤的单元供水方式。机组供水系统为保证可靠供水采用双向供水且具有反冲洗功能，可防止管路堵塞，配置有技术供水滤水器及自动旋流除砂器。由于现场的环境条件，主轴密封的供水设计分为两种模式。在非汛期时水质条件较好的情况下，经过技术供水滤水器过滤后使用主用主轴密封电磁阀对主轴密封进行供水。在汛期时水质不满足主轴密封供水情况下，采用水轮机备用主轴密封电磁阀再经旋流式除砂器二次过滤后对主轴密封供水。

由于调试现场正处于汛期，大量的降雨使得坝前水位上升。这样水中带有大量的杂物和泥沙。在汛期主轴密封水使用主轴备用供水电磁阀。首先经过技术供水滤水器的初次过滤，再经自动旋流除砂器的二次过滤对主轴密封进行供水。拆开主轴密封供水管道对水质进行观察后，发现虽然经过两次的过滤，但是水里面的泥沙和杂物的过滤还是不够充分。管道内污物较多是导致主轴密封供水管道内压力波动变化的主要原因之一。这样恶劣的工作环境下，导致主轴密封水示流信号器的监测状态不稳定，不能准确监测管道内流量的实际情况。

3.2 测量元件和控制回路

示流信号器又名流量控制开关，用于监测管道内液体流量。主轴密封示流信号器串接在管路中，当管道内有正常流量液体通过时，示流信号器发出正常信号。当管道内液体流量低于设定值时，能自动地发出信号或报警。由于调试期间处于汛期，管道内因水质和杂物影响管内流量变化，示流信号容易引起误报，监测信号不能正确反映现场流量的实际情况。另外主轴密封水中断引起机械事故停机流程判断的信号取自示流信号器接点，示流信号器工作时流量正常接点打开。但是由于示流信号器多数为主机厂家配置，质量较差，长时间带电运行后容易烧坏、失电，接点复归动作引起机组误动。机组机械事故停机流程设计较简单。在控制逻辑判断中只取主轴密封水示流信号中断达到定时器设置时间后，直接开出事故停机信号。

4 事故处理

4.1 主轴密封供水辅机设备的设置

针对现场主轴密封供水的水质杂物和泥沙较多，将技术供水滤水器的反冲洗时间继电器的时间和差压控制器的定值进行重新设置、调整。技术供水滤水器的作用是对电厂取自压力钢管的水源进行初滤。系统在过滤时腔内压力保持恒定，水从滤芯的内腔向外流动。夹带是杂质和杂物被截流在过滤介质的内表面，引起内外的腔的压差变化。当压差超过设定值后发出信号，控制反冲洗电机启动同时打开排污管出口的排污阀。当反冲洗臂转动至某一滤芯下方时，反冲洗管路与该滤芯内腔接通，过滤介质得到了冲洗同时杂质也自动排出。

反冲洗有两种工作模式:手动、自动模式。在机组运行时一般采用自动模式。在自动模式中包括定时、差压两种模式。所谓定时反冲就是通过PLC可编程控制器内部的时间继电器设置时间间隔启动排污。PLC控制器的时间控制器动作后，启动滤水器排污。第一，现场试验和检查发现，滤水器设备出厂设置的3分钟反冲时间不能完全排除水中的大量杂物。通过调整技术供水滤水器的自动冲洗时间继电器为5分钟，增加技术供水滤水器的反冲洗排污时间。第二，滤水器设备安装有差压控制器。当切换到自动模式后，管路内的压力变化达到设定的差压值，启动滤水器排污，设备出厂前差压控制器设定值为0.4 MPa，但是较高的设定值使得设备内部的杂物未能及时清理排除，导致过滤后水质较差。这是主轴密封水示流信号器未能正确监测管道内流量的主要原因之一。经过现场试验，最终将差压开关的设定值调整为0.2 MPa。这样滤水器的过滤、排污效果能满足在汛期时对主轴密封提供合格水质，防止因水质问题影响示流信号器元件的正常工作。

4.2 机组事故停机流程逻辑回路优化

流程逻辑判断中仅使用主轴密封水示流信号器来判断主轴密封水工作是否正常。因为元器件本身可靠性和现场水质原因，不能实时准确的监测现场情况。首先将主轴密封水中断延时定时器的时间由3 s增长延时时间到10 s。防止因中断信号误报引起的事故停机。这样给运行人员一定的处理和判断时间，以保证不因信号误报导致停机。第二，在主轴密封的供水管道增加安装西门子的流量计，用于对主轴密封流量进行实时监控和测量。在流程逻辑判断中，增加对主轴密封流量模拟量中断进行判断。将4～20 mA的模拟量信号进行数据转换，再与设定的主轴密封流量额定值进行比较判断，通过测序中的比较判断发出主轴密封流量中断信号。第三，增加配置一个压力控制器，监测管道内压力的是否满足工况。当管道内压力降到主轴密封额定工作压力以下，通过压力开关的无源节点信号送至监控系统。避免出现示流信号器因管内水质问题产生的信号误动现象，确保信号判断的准确性。同时将主轴密封压力转换为4～20 mA的模拟量信号送至监控系统。运行人员可以通过上位机画面监视主轴密封工作压力。

通过逻辑回路的优化，确保主轴密封水中断逻辑判断更为准确和可靠。主轴密封水流量中断停机逻辑控制回路修改后如图1所示。