灯泡贯流式机组开机时间过长原因分析

2014-07-11胡阆张勋

湖南电力 2014年5期

胡阆，张勋

(五凌电力有限公司东坪水电厂，湖南益阳413500)

东坪水电厂位于湖南省安化县东坪镇境内，是资水流域的第7 个梯级电站，距离上游柘溪水电厂10 km，为柘溪水电厂的反调节电厂。坝址控制流域面积22 816 km2，多年平均流量605 m3/s。电厂装设4 台18 MW 灯泡贯流式水轮发电机组，年设计发电量2.912 亿kWh，单机额定流量330 m3/s。水库正常蓄水位96.50 m，对应库容1 480万m3，正常调节范围库水位最低为95.80 m，对应库容1 320万m3，可调节库容160万m3，无调节能力。

东坪水电厂机组从热备用状态至空载状态，一般开机时间约8～10 min，比同类型机组开机时间长4～5 min。由于地理位置特殊性，上游水电厂来水至该厂仅20 min 左右，该厂水库属于日调节水库，调节能力十分有限，当上游电厂方式变化较大时，该厂因机组开机反应滞后，存在水漫弧门的风险。如何缩短机组开机时间是亟待解决的问题，也是确保电厂安全稳定运行的关键。

1 开机时间过长原因分析

1.1 开机流程分析

在机组开机过程中，监控系统检测机组开机条件满足后，发令打开轴承油电动阀，轴承油流从高位油箱流向轴承，推力轴承油槽为油浸式结构，开机过程中必须满足将轴承油槽浸满油，油流溢出后推动回油管上的流量计开关，在发导轴承油流大于28 L/min、水导轴承油流大于25 L/min、推力轴承油流大于140 L/min 的条件下继续开机流程。经过多次观测发现，机组开机过程中推力轴承油槽灌满到溢出后推动回油管上的流量计开关所花时间最长，一般为5 min 左右(发导和水导一般为1.5 min)。由此可见，轴承满足油流条件的过程往往耽误了较多的时间，从而影响了机组的开机时间。

1.2 轴承油供油分析

轴承由发电机导轴承、推力轴承(正推轴承和反推轴承)、水轮机导轴承组成，机组转动部件的重量通过轴瓦传递给管形座，由于轴承与转动部分为直接接触的部件，大轴转动时，将在轴承及大轴的金属表面消耗大量的动能，损失的能量便转化为热量，如果不能及时散热，其表面产生的热量将使其温度急剧上升，超过其热稳定极限而使轴瓦破坏，造成烧瓦事故〔1〕。

为了防止烧瓦事故的发生，一般采用轴承油循环来实现对轴瓦的保护〔2〕。轴承油循环冷却系统通过高位油箱内重力油流过轴承进行冷却，流过轴承的润滑油又通过轴承油管集中到设置在底侧的轴承后流回油箱，而在此循环过程中，当监控系统检测到高位油箱油位达启泵油位(800 mm)时，启动1 台轴承油泵打油，轴承油箱内润滑油经轴承油泵、轴承滤油器、轴承油冷器冷却后再次流至轴承高位油箱〔3〕。轴承油系统见图1。

图1 轴承油系统

可以看出，要想缩短机组开机时间，关键在于优化轴承油系统的供油方式，缩短推力轴承油流量满足开机条件的时间。

2 轴承油系统供油方式改造的可行性

在灯泡贯流式机组中，轴承油供油方式主要分为轴承油泵直接供油和高位重力油箱供油(简称间接供油)2 种方式。直接供油工况下，能够快速将轴承油系统内充满油，较间接供油方式快捷，但这种方式下存在隐患，如果轴承油泵油流中断则容易导致机组事故停机，安全风险较大;间接供油的方式下，虽然在较短时间内无法满足轴承油系统的供油，但正因为高位油箱的有效容积，在轴承油泵无法供油的情况下预留了机组停机时间，有利于特殊情况下的事故处理。

为保证安全运行，该厂采用的是间接供油方式，要更改供油方式难度非常大。通过分析计算以及模拟试验，认为可以从电气和机械2 个方面对轴承油系统进行优化，缩短机组开机时间。

3 轴承油系统优化改造

3.1 机械部分

机组开机过程中，1512 轴承供油电动阀(如图1)全开，高位油箱内润滑油靠自身重力通过1512 轴承供油电动阀流向轴承油槽，在该电磁阀前端及推力轴承油槽之间增加一段旁通管，并在旁通管上安装1 个旁通阀1516(图1 中虚线部分)。

通过增加旁通管给轴承供油，使得机组在停机状态下就将轴承浸满润滑油，从而减少了开机过程中必须先给轴承浸满润滑油的时间，特别是使得推力轴承油浸式结构内时刻充满油〔4〕。

通过对新加旁通阀门1516 开度的适当调整，高位油箱油位下降4 mm/min 左右，约16 L/min(高位油箱尺寸2 250 mm×1 820 mm×1 870 mm)，从而达到最佳效果。

3.2 电气部分

对轴承油系统机械部分优化改造后，新增旁通阀存在一定的开启角度，在停机状态下，导致高位油箱内润滑油通过旁通管流向轴承油槽，最后流回至轴承油箱。在原有开机程序中，只有开机过程中才会启动轴承油泵给高位油箱供油，进行机械部分改造后，如果不启动轴承油泵，则经过一段时间后高位润滑油箱内润滑油将会通过旁通管全部放空，致使机组开机条件不满足〔6〕。因此，修改了辅机控制PLC 程序，以确保润滑高位油箱内足够的供油量〔5〕。即在PLC 内增加停机状态下启、停轴承油泵的程序，在停机状态下，当高位润滑油箱油位下降到启主用轴承油泵液位(800 mm)时，启动主用轴承油泵输油150 s，经实测，此时间正好可供1 台泵输油至正常液位(1 200 mm)，同时主泵自动切换到备泵，另1 台升格为主泵。

PLC 程序的完善，既保证了停机状态下推力轴承油槽充满油，又确保了高位油箱内油量充足。