浅谈响水涧抽水蓄能电站首台机组整组调试应急预案*

2014-10-28荀涛李晓峰

中国科技纵横 2014年19期

关键词：导叶水轮机停机

荀涛李晓峰

(哈尔滨电机厂有限责任公司产品设计部,黑龙江哈尔滨 150040)

浅谈响水涧抽水蓄能电站首台机组整组调试应急预案*

荀涛李晓峰

(哈尔滨电机厂有限责任公司产品设计部,黑龙江哈尔滨 150040)

以响水涧抽水蓄能电站为例,对机组运行可能发生的危险情况如轴承烧瓦,机组超速,甩负荷试验,机组谐振等做了简要的分析,并提出了相应的安全措施。

应急预案

1 工程概况

响水涧抽水蓄能电站装机容量1000MW,安装四台单机容量为250MW的可逆式水泵水轮机-发电电动机组。水泵水轮机为立轴单级可逆混流式,额定水头190m,额定流量151．7m3/s,额定出力254MW,额定转速250r/min,发电电动机为立轴、空冷、半伞式、可逆同步电机。发电机额定容量277．8MVA。目前,电站首台机组已顺利投入商业运行。下面对首台机组整组调试过程中的事故应急预案进行简要分析。

2 事故应急预案

抽水蓄能机组在调试和试运行阶段都存在着不可预计的风险,为保证在事故发生时能够安全、快速、有效地进行抢险工作,将事故损失控制在最低限度,必须制定完善的事故应急预案。并应对典型事故如轴承烧瓦,机组超速,甩负荷试验,机组谐振等各种故障的可能原因进行分析,以便于采取正确的措施。

2.1 关于轴承烧瓦

机组调试过程中出现轴承烧瓦事故,常见的是推力瓦磨损,其次是水导瓦和上下导瓦磨损。可能原因有:(1)轴瓦间隙不均匀。安装或检修过程中造成的轴瓦移位、大轴偏心。(2)润滑油丢失。(3)机组运行时振动、摆度过大。(4)冷却水丢失。

相应的处理措施:(1)导瓦及推力瓦都设置瓦温保护、油温保护、油位保护,当瓦温、油温、油位超过设定值时,相应的发出报警信号或机械跳机信号,确保轴瓦不被烧损。(2)每台机的导瓦及推力瓦的冷却水均由两台技术供水泵供给,两台水泵一主一备。同时为防止机组在冷却水丢失的情况下运行,还需配置冷却水系统PLC故障机械跳机保护。(3)导瓦及推力瓦都设有振动保护,当振动量超过运行限额时,将发出报警信号,或者经延时后机械跳机。(4)监控系统全过程的记录机组的轴瓦、润滑油温度曲线,供试验人员及时地分析趋势,查找隐患。

2.2 关于机组超速

机组在调试或试运行过程中发生超速,可能的情况有以下几种。

(1)机组在水轮机方向首次启动时进行水泵水轮机过速试验。(2)水泵水轮机组发生甩负荷。(3)调速器系统发生故障。(4)机组压力油系统发生故障。(5)超速保护系统发生故障。

相应的措施为:机组过速保护投入,并在试验前做好装置的校验和检查,确保各相关系统在试验要求的工作状态,试验中要严格按照试验步骤进行试验。

当水泵水轮机在试验过程中发生机组超速时,按下列流程进行处理:当发生超速时,如果机组过速保护正确动作,则机组将发生机械跳闸,导叶、球阀自动关闭,发电电动机出口开关跳闸,机组转速下降直至停下。如果机组过速保护未正确动作,则迅速按下监控系统机旁盘的机组紧急事故停机按钮或中间层远程柜上的紧急停机按钮,执行机组自动停机程序,关闭导叶与球阀,使机组转速下降直至停止。如紧急停机按钮失效,则迅速在调速器系统上关闭机组导叶开限,使导叶关闭;若由于调速器电气系统故障,则迅速手动操作控制事故配压阀的电磁阀,使导叶关闭;若调速器电气及油系统故障,导致无法手动关闭导叶,最坏的措施是动水关闭球阀,这时要防止压力钢管爆管,发生水淹厂房。

2.3 关于甩负荷试验

甩负荷试验可以检查机组转速上升和压力上升是否满足合同和设计要求[1];检查调速器甩负荷后的调节时间是否满足合同和设计要求;校核活动导叶的关闭规律;校核机械过速装置是否正确动作。甩负荷必须在机组电气超速和机械超速试验成功的基础上进行。在进行机组甩负荷试验过程中,存在以下几种危险的可能因素:

(1)甩负荷过程中反水锤引起的抬机事故;(2)反水锤引起输水系统压力聚升,输水管路破裂,导致水淹厂房;(3)水轮机超速,引起发电机扫膛。

相应的应急措施为:(1)确保机组启动前电气过速保护和机械过速保护动作的整定值已经过试验,动作准确,若试验过程中发生超速,则电气过速保护、机械过速保护可以准确动作,关闭球阀和导叶,保证机组停机。(2)甩负荷必须从25%、50%、75%、100%循序渐进,每次甩负荷后都应对转速上升、蜗壳压力、钢管压力、尾水管压力的变化进行评估,确认所有的数据在设计安全的范围内。(3)每次甩负荷之前,应按上次的数据进行估算,预测可能到达的最大值。(4)甩负荷过程中若发生机组超速,则按机组超速处理办法执行。

2.4 关于机组谐振

抽水蓄能机组在水泵调相转水泵或水泵停机的过程中,尤其在低扬程工况下,在经过导叶小开度区时易造成转轮与导叶间压力脉动升高,可能造成机组部件产生谐振,导致机组机械部件损坏。此外,在机组实施超速试验时,可能由于转轮设计的水力特性影响,在超速成功机组跳机后停机过程中,在导叶小开度时,如果此时机组转速大于一定值,转轮与导叶间可能会造成异常高的压力脉动,造成导水机构的剧烈振动,导致机组机械部件损坏。

相应措施为:(1)试验应由有经验的可做出正确判断的调试和运行人员严密监视状态监测系统,如发现异常情况必须于第一时间向现场指挥台报告,必要时调试和运行人员应立即使用电气跳闸按钮停机,以减轻破坏,保护机组设备安全。(2)如果机组损坏严重导致顶盖大量漏水,现场人员应立刻汇报指挥部启动水淹厂房紧急预案。(3)停机后检查分析水泵工况导叶小开度区压力脉动异常的具体原因,并提出整改方案以避免再次发生该情况。