贯流式水轮发电机组自动化设计、安装注意事项

王国清



贯流式水轮发电机组自动化设计、安装注意事项

王国清

（哈尔滨电机厂有限责任公司，哈尔滨 150040）

本文针对贯流式水轮发电机组自动化控制系统在多个电站实际运行存在的问题，提出了一些改进措施及建议，希望能给从事贯流式水轮发电机组自动化控制系统相关设计人员和安装人员提供一些借鉴。

贯流式水轮发电机组；机组油系统；技术供水系统；气系统

0 前言

近年来，随着低水头电站的不断开发，贯流式水轮发电机组应用越来越多，贯流式水轮发电机组水流畅直，水力效率较高，机组结构紧凑，但是由于贯流式水轮发电机组发展时间较短，其制造，安装，运行，维护，检修等方面的经验尚存在很多不足，在机组设计、安装和实际运行中，有许多经验需要总结。

1 机组油系统

1.1 机组油系统油质需保证

轴承油系统油质好坏将影响轴瓦的冷却、润滑效果，如果油质变坏，将会引起轴瓦温度升高，严重者将引起烧瓦。引起轴承油油质变坏的因素有：（1）由于设计或安装等原因导致主轴密封不良，密封处漏水将会进入水导从而引起整个轴承油系统进水。（2）潮湿空气中的水分进入油内。（3）机组油冷却器内布置有冷却水管，当冷却水管破裂时，水就进入油内。（4）设备油管路安装时，未按规定进行清洗。

调速器油系统油质变差将会引起调速器各紧密元件发卡及锈蚀，进而引起主配压阀活塞和阀体磨损等严重问题。引起调速器油系统油质变差因素有上述2、4项。

为解决上述问题应采取以下措施：

（1）设备在进行安装时，应用机组油系统中的油进行清洗，清洗完后，这部分油要单独储存，清洗后暂时不安装的设备要用塑料布将其孔洞包裹好。

（2）布置通风设备，增大空气流动，有利于将潮湿空气带走。

（3）在机组油系统各油箱呼吸器上布置干燥剂，这样进入油箱内的空气将被干燥，从而减少油箱内油中水的含量。

（4）在轴承高、低位油箱及调速器系统中的回油箱、漏油箱上安装油混水检测装置、测温电阻、加热器。1）建议测温电阻采用可替换铠装内芯的测温电阻，因为此测温电阻温度变送器采用分体式安装，方便现场更换和接线。2）建议采用可换内芯式电热器，当加热电阻有问题时，不用排油，可方便更换。此外机组停机时应投入加热器，控制油温在一恒定范围内，这是因为当机组停机后，油温降低，油箱内的热空气也随之降温，当降到自身的露点温度时，油箱内水汽便开始结露，结露凝结的水就直接进入油内。

（5）真空滤油机布置在和漏油箱、轴承低位油箱同层，板框滤油机布置在和调速器回油箱同层，用真空滤油机定期对轴承低位油箱、漏油箱中的油进行过滤，用板框滤油机定期对调速器回油箱、轴承高位油箱中的油进行过滤。

1.2 油系统油位监视、分析

在轴承高位油箱、轴承低位油箱、漏油箱、调速器回油箱、轮毂高位油箱安装可靠的液位传感器将油位信号通过模拟量分配器一路送至相应控制柜，另一路传至监控，在机组停机，各油泵在停止状态，相应阀门关闭后，再分别计算轴承高位油箱与轴承低位油箱体积之和，漏油箱、调速器回油箱、轮毂高位油箱三者体积之和，分别和前N次停机状态下各自系统数据做比较（N的大小可根据机组运行时间、停机时间长短来定，检修机组除外），就可发现调速器油系统和轴承油系统是否存在跑油或进水现象，分析部分可通过编制程序在监控软件里实现，要知道分析结果，只需要点动一下监控显示屏相应软按钮即可得到想要的结果。此外为了得到更准确的测量数据，需要对油箱油位变送器进行零位和满度校正。

1.3 润滑油泵控制

润滑油循环方式一般采用大循环方式，即润滑油泵先将油打至轴承高位油箱，然后润滑油靠自重从高位油箱流入各轴承，最后从各轴承回油管流至轴承回油箱。润滑油泵一般设置两台，安装在轴承低位油箱上。机组启动时，建议一台润滑油泵一直启动，这样做的目的是避免润滑油泵在短时间内反复启停而影响润滑油泵寿命，另外在轴承高位油箱下限信号动作时启动剩余一台润滑油泵，在油位升至高限时，停止其中一台润滑油泵，润滑油泵轮换启动依靠次数和时间来定，油位下限及两台泵运行信号闭锁时间轮换启动程序段，这样做的目的是：第一可以防止机组长时间运行，一台泵一直运行，而另外一台泵一直未启动。第二可以防止轴承高位油箱油位下降过快而导致同台泵在很短时间内频繁启、停。第三防止在油位下限启动泵，油位上限停止泵这段时间内，依靠时间轮换泵这段程序段中时间定时器到达设定值后，仍轮换泵运行。此外，安装在进油管路上的油流计，建议不作为启动备用润滑油泵的条件，只作为机组运行当中油流监视、告警和机组启机条件判断用，这是因为安装在进油管路上的油流计测量油流信号不准确，且易受到干扰。再之，在机组停机时，当轴承高位油箱油位到达下限时，启动润滑油泵给轴承高位油箱打油，到高限停止，同时发轴承高位油箱油位低报警信号，这样做可防止轴承油箱油位低情况下、油流计信号误满足开机条件而此时启机。最后润滑油泵启、停建议采用通过触摸屏控制字选择开关量或模拟量或开关量和模拟量双模控制，正常情况下选择双模控制，如开关量或模拟量出现问题时，可暂时选择相应单一量控制。

1.4 高压油顶起油泵控制

建议在泵出口水导和发导水平段油管路上安装具有2组整定值及开关接点输出的压力开关各3块，分别设置在机组启动时，转速由0到95%额定转速之间的1组压力定值，机组停机时转速由额定降到0转速和其它情况时导致机组转速小于95%和大于1%额定转速这一区间的一组压力定值。

1.5 油系统控制回路设计

为了增加控制的可靠性，需将油泵和风机手动控制回路与自动控制回路分开，即手动回路不经PLC控制，而经过相应按钮控制，控制回路配置双线圈继电器来控制油泵和风机启、停，双线圈继电器无需长时通电即可保持相应接点接通，也可通过PLC软件设置相应参数，使PLC发生故障时保持最后一次输出不变，从而防止油泵或电机因PLC故障而停止，进而导致烧瓦。建议将控制油泵和风机运行的软启动器辅助接点通过继电器扩展，油泵和风机运行信号采用其扩展的继电器的接点并送至PLC，和导通相应油泵和风机运行指示灯回路。

1.6 油流监视

润滑油流量监测非常重要，直接影响机组安全运行，目前各个电站采用的测量元件也不经相同，但测量效果却差异很大，综合各个电站使用实际情况，建议采用质量流量计或挡板式流量开关。

1.7 机组漏油箱、调速器回油箱油泵控制

机组漏油箱、调速器回油箱油泵控制建议采用统一集中控制柜，漏油泵、压油泵启、停仍采用通过触摸屏控制字选择开关量或模拟量或开关量和模拟量双模控制，正常情况下选择双模控制，如开关量或模拟量出现问题时，可暂时选择相应单一量控制。

2 技术供水系统

技术供水系统设计一般有两种，一种是取水口取水，经过滤水器过滤，然后经水处理设备进一步处理后，供给高位水箱，高位水箱再将水供给各冷却水管和主轴密封用水，最后再将通过热交换的水排至尾水。另外一种则是采取密闭循环。以上两种方式无论采取哪种都要注意以下几点：

（1）技术供水四通转阀应定期对其进行切换，防止长时间未转动，机构卡死。

（2）冬季检修时，应将油冷却器中水排干。

（3）为了方便监视主轴密封漏水情况，建议在其干管水平段位置安装电磁流量计。

3 气系统

3.1 制动补气系统

（1）制动系统包括制动器、空气围带、电磁阀等一些测量元件组成。一般设计制动器投入、撤出依据安装在不同位置的行程开关接点反映，但存在的问题有，如果行程开关接点动作、复归死区稍大，再加之机组在刚投运时，制动闸皮磨损较少，闸皮很厚，因此制动器由释放到投入之间的距离较短，此时就会存在制动器投入或撤出时，投入与撤出信号都存在的现象。为解决上述问题，建议将反映制动器撤出的行程开关换成接近开关，接近开关要选择耐震型的，此外接近开关安装的位置和调整距离一定要准确。还有判制动器投入、撤出信号建议为至少有一个制动器投入信号动作就判制动器投入，制动器撤出信号全部动作判制动器撤出，这样设计第一可以防止个别制动信号未上来而影响停机，第二可防止制动器未全部撤出而误开机。

（2）建议制动器在机组停机时投入，可防止导叶漏水，引起机组蠕动。

3.2 中、低压气系统

中、低压空压机现地控制单元需有远方、切除、就地控制方式，远方控制时，中、低压空压机采用统一的控制柜来进行集中控制。此外中、低压空压机由于本身出气管上装有压力变送控制器，供现地控制柜使用，而集中控制柜控制空压机启、停采用的是中、低压管路上另一套压力变送控制器，由于这两套压力变送控制器测量压力信号有可能不一样，就有可能导致空压机不能正常工作，因此需要将空压机本体控制柜启动比远方集中控制柜启动定值改的大些，停止的定值改小些。

4 结论

除上述需注意的一些问题外，还有很多地方值得我们去探索、改进和总结，希望从事贯流式水轮发电机组工作的设计人员和专家及有兴趣研究这些问题的朋友们能不断补充和完善相关话题。

Bulb Tubular Turbine-genarator Unit Automation Design and Installation Considerations

WANG Guoqing

(Harbin Electric Machinery Company Limited, Harbin 150040, China)

This article put forward some improvement measures and suggestions, for automation and control systems of bulb tubular turbine-generator units existing problems in a number of hydropower plants, and hope to provide some reference for engaging in bulb tubular units automation and control system designers and installers.

bulb tubular turbine-generator unit; oil system of the unit; technical water supply system; air system

TK730.2

A

1000-3983(2014)02-0062-03

2013-02-25

王国清（1958-），1983年毕业于哈尔滨电工学院，一直从事水电站机组自动化设计工作，工程师。

审稿人：朴秀日