水轮发电机组调试及试运行总结

2017-09-18张效贤王志会

中国设备工程 2017年17期

关键词：调速器导叶停机

张效贤，王志会

（中国水利水电第八工程局有限公司，湖南长沙 410004）

水轮发电机组调试及试运行总结

张效贤，王志会

（中国水利水电第八工程局有限公司，湖南长沙 410004）

水电站的主要设备分为主机和辅助设备两大类；其中主机主要是指水轮发电机组，辅助设备（简称辅机）主要是指主机的测量、控制和保护等装置，主要包括各类互感器、水轮机调速器及管路装置、发电机励磁保护装置和消防保护置等；水轮机调速器简称调速器是电站重要的辅机，主要用于控制水轮机转速和出力，同时保护其安全、稳定运行。水轮机组基本工作参数有水头H、流量Q、转速n、功率P和效率η。

机组；调试；负荷

1 成立调试组织机构

每个电站水轮机组的调试组织机构，一般分为试运行和系统调试工作，成立调试组委员会，对调试工作进行统一领导和指挥，要在调试领导机构下设立项目部、试运行指挥部、机组充水启动试运等，负责完成调试机组的资料，按批准的调试大纲，在调试领导机构的统一领导和指挥下完成调试工作。负责调试中的测试、记录、结果分析和调试报告的编写，以及接线、改线、操作、维护、保养、缺陷处理等工作。我项目部按接入系统调试大纲要求，在系统调试领导机构的统一领导和指挥下，参加完成电站电力系统调试工作。

2 水轮机发电机组调试及时运行的内容

水轮发电机组是利用水的势能，转变成机组的动能，再转变成电能，供人们在生活和生产中使用。由于人们在生产生活中，对电气设备的供电安全可靠及电网电能质量的要求十分严格，我国电网的额定使用频率为50Hz，而我国电网允许的频率偏差为±0．2Hz。因此，要不断地调节水轮发电机组转速来改变机组的频率，维持机组的额定工况，就要由调速器不断改变导叶关开度，调节过机流量，来达到调试目的。机组调试分为无水调试和有水调试。调速器是水论发电机组重要辅助设备，它与主机的一次及二次回路和计算机辅助监控系统组合，完成机组的开停机、增减负荷、事故停机等。

2.1 无水调试

无水调试是水轮发电机组总装机的最后阶段。主要工作内容有整个机组的清扫检查捡漏消缺，三部油槽的注油、高压油顶起的调试及导叶（桨叶）开关时间的调试等项目，常见问题机组导叶和桨叶不动或弹性动作。

在机组调试中经常遇到调速器油压正常，机组导叶和桨叶不动作或者弹性动作的现象。有可能出现的几

种状况。

（1）机组油压管路的空气太多导致油的压强不够，致使导叶和桨叶不能动作。处理方法：多次开关闭控制导叶和桨叶的电磁阀，排空油管里面的空气。

（2）由于机组的管路里面含有杂质，导致机组控制导叶和桨叶的电磁阀堵塞。处理方法：拆下并打开电磁阀，用酒精或汽油清洗。导叶关闭正常但不能实现分段关闭延时，一般是因为分段关闭电磁阀堵塞不能复归，需要清洗电磁阀或更换好的电磁阀。

2.2 水轮发电机组试运

试运行试验内容主要包括机组充水试验、机组首次启动和初步轴承温升试验、机组过速试验、调速器空载试验、自动开机至机组空转及调速器参数初选、自动开停机试验发电机短路升流试验、发电机升压试验、定子接地试验、励磁空载试验、主变冲击试验、机组并网及甩负荷机组、72小时试运行及28天考核运行期。

（1）机组充水试验。机组充水试验包括尾水流道充水及进水流道充水。首先，提起尾水闸门进行充水，检查尾水流道及进水流道充水过程各部位检漏情况，是否正常，是否发现较大渗漏处，机组密封情况是否良好，发现问题及时处理。机组进水流道充水，充水前检查，确认导叶在全关位置，接力器锁定在投入状态下，再打开进水口闸门，开始充水，等充水完成检查各压力测点压力值是否正常。正常后打开技术供水各个阀门，检查是否有漏水，正常后进行进水口闸门试验。

（2）机组首次启动和初步轴承温升试验。机组首次手动开机试验目的在于检查机组安装质量、检查转动部分与固定部分间隙，检验轴瓦间隙是否满足要求，轴瓦温升是否均匀，检查各温度传感器、自动装置、水机保护装置、控制回路正常工作情况。首次机滑行正常后将转速调至25%，机组运行正常后转速调至50%，运行正常后转速至75%，运行正常后转速至100%，运行正常。机组首次启动试验完成，进行瓦温实验如图1。在进行瓦温稳定试验运行4小时过程中，检查各部温度监控数据是否正常，检测机组的摆度是否超标。

图1 瓦温实验图

（3）机组过速试验。过速试验目的检查机组各部间隙，安装质量，检查各部瓦温是否均匀、正常，检验过速保护动作定值，考察机组过速变化是否正常，达到全面检查机械安装制造质量的目的。过速试验开始转速由一般有100%—115%—120%—130%—140%—160%—162%机组过速后停机，接力器锁定投，如图2。

（4）调速器空载试验机组过速试验。调速器空载试验目的：空载试验分空载扰动试验和空载摆动试验，空载扰动试验目的是测量水轮机调节系统的动态特性，求得机组在空载状态运行时的最佳参数和临近的调节参数，从而使得调速器在调节过程中，既满足动态稳定指标，又满足调节过程中速动性的要求。空载摆动试验主要验证机组在调节空载参数下稳定性的试验，可以分为手动摆动试验和自动摆动试验。

（5）自动开机至机组空转与调速器参数初选。按照“调速器手动空载频率摆动试验”手动打开导叶接力器，使得机组频率达到49．50～50．00Hz之间，稳定3min之后将导叶操作切至“自动”，设置调速器为“跟踪频给”工作方式，从触摸屏上下发频率给定值，频率给定变化依次为4852Hz、5248Hz，观察导叶开度与机频的变化规律。修改“空载PID参数”，重复频率给定值下发，观察参数调整后的导叶开度与机频的变化规律，选取满足超调量小、稳定时间短要求的参数。试验结束，将频率给定值改为50Hz。

设置好当前水头下的启动开度，调速器置“远方”、“自动”，待监控系统流程执行到启动调速器时，开始记录导叶，见表1。

（6）发电机短路升流试验。试验目的检查励磁系统功能、发电机定转子绕组、CT回路以及发电机电流保护是否正确可靠。试验过程主要包括发电机出口开关柜短路铜排连接，开机准备接力器锁定，进行开机它励电源投开、它励电源投入/退出。励磁投入，升流试验开始升流至10%—25% —50%—75%—100%，减至0灭磁，下停机令撤除短路铜排。

开度和机组频率的变化规律，完成自动开停机试验，如图3。

（7）发电机升压试验。发电机升压试验目的在于检查励磁系统功能、发电机定转子绕组、PT回路以及发电机电压保护是否正确可靠。升压过程，检查机组振动、摆度、定子基座振动无明显变化，机组定子铁芯水平振动，升压至75%开始随着定子电压增大而增大，升压至100%，定子铁芯水平、垂直振动有无明显变化。

（8）定子接地试验。发电机定子一点接地试验断灭磁开关，准备发电机单相接地试验,挂接地线，合灭磁开关，开始发电机定子一点接地试验。

（9）励磁空载试验及机组自动开停机试验。试验目的是检查调节励磁系统参数，检验励磁系统调节能力、抗扰动能力、响应速度，机组监控的性能。

（10）机组甩负荷试验。试验目的是考察机组带负荷能力，甩负荷后调速器调节能力。试验过程负荷加载至25 甩负荷、负荷加载至50%、甩负荷加载至75%甩负荷、负荷加载至100%甩负荷。

表1 自动开机停机试验

图2 机架轴向振动1X分量 - 过程变化曲线图

（11）带负荷调试器系统试验及72小时考核。试验目的机组在带负荷情况下，根据现场情况增加或减少机组负荷，通过对机组所带负荷扰动后的调节过程的观察和分析，找出可能达到的最佳调节过程，从而选择在带负荷时的最佳调节参数，以满足在带负荷过程中，对调速系统速动性和稳定性的要求。之后停机检查进行72小时试运行，及30天考核期，考核期间要做好相关性能参数的记录，检测水轮发电机组安装的质量。