机组导叶弹簧连杆动作的停机流程方案探讨

摘要：文章介绍了灯泡贯流式机组采用导叶弹簧连杆动作信号加停机过程的判断逻辑，分析了导叶弹簧连杆误动信号容易造成机组由正常停机流程转为严重事故停机流程的原因以及严重事故停机对机组安全的影响，阐述了常规导叶弹簧连杆动作的处理方式，讨论了机组导叶弹簧连杆动作的停机流程解决方案。

关键词：机组监控；调速器；导叶弹簧连杆动作；停机流程

中图分类号：TK730 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）12-0017-03

灯泡贯流式水电站机组监控中，机组导叶弹簧连杆保护装置动作的保护程序设计，一般采用机组正常停机过程加导叶弹簧连杆动作信号进行判断，由机组正常停机流程转为严重事故停机流程作为水机保护。当前，由于导叶弹簧连杆保护装置越来越多地运用在灯泡贯流式机组当中，其装置信号误发或正常动作的现象越发频繁，动作信号准确性的判断也越发重要。正常停机过程中，信号误发或正常动作都会引起机组停机流程转为严重事故停机，加快了机组导叶的关闭速度和力度，执行导叶强关，对机组的机械和液压设备造成了一定的影响，加重了错位导叶的卡阻现象。同时由于多个导叶拐臂错位或导叶卡阻，会导致机组在低转速下运行，容易造成机组刹车和轴瓦损伤。

通过本文的描述，分析机组导叶弹簧连杆动作造成的影响，引进弹簧连杆动作的个数判断，探讨机组监控系统执行不同的控制流程的方案，解决机组导叶弹簧连杆误动造成的机组严重事故停机以及导叶弹簧连杆正常动作导致的机组低速运行的问题，提高机组水机保护的可靠性，保障机组设备安全。

1 常规的导叶弹簧连杆动作的处理方式

“正常停机过程+导叶弹簧连杆动作”作为机组的水机保护，在当前的机组监控程序里，一般的判断逻辑如图1

所示：

图1

按照一般的监控逻辑判断方法，往往会产生以下的

问题：

一是“正常停机过程+导叶弹簧连杆动作”的水机保护方式，无法避免机组导叶弹簧连杆报警装置误发信号或信号保持超过设定的t秒延时时间后，造成机组监控从正常停机流程转为严重事故停机流程，动作机组调速器紧急停机电磁阀、重锤关机卸载阀等一系列严重事故停机流程控制的自动化元件和设备。

二是机组正常停机过程，导叶弹簧连杆动作，发生导叶卡阻现象，机组监控系统执行严重事故停机流程，导叶全关，开度为零，机组刹车满足投入条件，机组在低于30%的转速状态下运行，容易造成机组停机流程超时退出、机组轴瓦和刹车板磨损。

三是机组正常停机过程，导叶弹簧连杆动作，发生多个导叶卡阻现象，机组监控系统执行严重事故停机，导叶全关，开度为零，机组在30%至90%之间的转速下运行，不满足机组刹车投入条件，会导致机组停机流程超时退出、机组轴瓦和刹车板磨损，需操作机组尾水闸门（或事故闸门）进行停机。

四是机组正常停机过程，导叶弹簧连杆动作，发生多个导叶卡阻现象，机组监控系统执行严重事故停机，导叶全关，开度为零，机组在大于90%的转速下运行，会导致机组过速、机组停机流程超时退出、水机保护失效、刹车板磨损和机组震动等严重后果，需操作机组尾水闸门（或事故闸门）进行停机。

结合以上的问题，通过选择技术先进的机组导叶弹簧连杆报警装置以及设置合理的信号保持延时时间，能正常避开机组导叶弹簧连杆报警装置误动作造成的后果，以上解决办法在广西右江的那吉电厂和鱼梁电厂都得到了很好的验证。但在机组导叶弹簧连杆报警装置误动信号保持时间超出设定时间或正常动作后，仍然不能避免出现以上的情况。为了更有效地解决机组水机保护存在的问题，降低机组导叶弹簧连杆动作造成的影响，为水电站运行监控采取更好的处理措施提供参考，因此笔者提出了下文所述的解决方案进行探讨。

2 机组弹簧连杆动作后机组停机流程的解决方案

为了解决上述出现的问题，笔者需要从机组监控和调速器的控制逻辑考虑，找到一种更加安全、可靠和合理的解决办法。

2.1 总体思路

引入机组导叶弹簧连杆动作个数（g），通过对机组导叶弹簧连杆动作个数（g）、机组转速（n）和机组状态等信号的逻辑判断，按照不同的个数（g）和转速（n）设定不同的停机流程或改变机组的状态，以实现不同工况下区别控制的思路，最大程度地保护机组设备的安全。

2.2 具体方案

按照方案的总体思路，首先要确定机组是在正常停机状态下，才执行对机组导叶弹簧连杆报警装置动作个数和转速的判断；非正常停机或正常停机过程有其他故障、事故信号的，直接执行非正常停机流程。

为了确保机组的安全，对机组导叶弹簧连杆动作个数（g）和机组转速的信号判断，各电厂可根据实际情况在监控程序内进行修改。笔者为了降低机组的控制风险，结合广西右江那吉电厂运行中的实际经验，通过对四种运行工况的分析，设定以下四种控制逻辑，共同进行参考：

2.2.1 g≤1 or n≤30%时，执行正常停机流程；通过g≤1 or n≤30%的判断，执行正常停机流程，利用机组刹车确保机组停止转动，可避免导叶弹簧连杆误动或正常动作后都是直接执行机组严重事故停机的流程。

图2

2.2.2 2≤g≤3 and n≤30%时，执行机组紧急停机流程，动作调速器紧急停机阀；通过逻辑判断，确保机组采取紧急停机和刹车投入的办法，能保证机组停止转动，不需动作机组重锤卸载阀，降低过快的导叶关闭速度对机组机械和液压设备的影响。

图3

2.2.3 4≤g≤8 or 30%

图4

2.2.4 9≤g or n>90%时，机组直接由正常停机流程转为严重事故停机流程，动作紧急停机电磁阀、机组事故卸载阀，下机组尾水闸门（或事故闸门）。

图5

3 方案的特点

一是通过监控程序和调速器程序的逻辑修改，增加对导叶弹簧连杆动作个数、转速、导叶开度和延时时间等信号的判断，无需增加外围接线，逻辑的判断就能防止机组在不同工况下实现机组低速运行和导叶强关的保护。

二是在停机过程中，通过对导叶弹簧连杆动作个数和转速进行判断，转为不同的停机流程或恢复机组空转状态，让运行人员有足够的时间做好停机的安全措施，自动实现水机保护功能，保障机组设备安全。

三是当机组出现故障或其他异常情况时，有机组的电气和机械过速保护，确保本方案的执行安全可靠，避免机组出现失控的情况。

四是机组的控制逻辑可根据各电厂的运行水头、机组额定转速、导叶个数等实际情况进行修改，有利于实现不同机组的水机保护功能。

4 结语

通过引入导叶弹簧连杆动作的个数和机组转速的判断信号，并经过合理的延时时间设置，能避免出现导叶弹簧连杆报警装置误动时，直接导致机组严重事故停机流程的后果，减少了机组严重事故保护动作的次数，降低了对机组机械和液压设备造成的影响，降低机组在低转速下运行对机组刹车和轴瓦的磨损。在流程的转换中，通过软件程序的设定，确保机组开机过程的平稳过渡，保证机组的

安全。

目前，在水电站中尚未实现弹簧连杆动作后不同停机流程的成功案例，本文结合了广西右江那吉电厂和鱼梁电厂的机组监控程序、调速器程序进行了构思，通过对不同控制流程的讨论，认为本方案能实现设计的效果。

参考文献

[1] 谢云敏.水电站计算机监控技术[M].北京：水利水电出版社.

[2] 魏守平.水轮机调节[M].武汉：华中科技大学出

版社.

[3] 范华秀.水力机组辅助设备[M].北京：水利电力出版社.

作者简介：陈荣（1981—），男（瑶族），广西来宾人，广西西江开发投资集团有限公司安全监察管理专责，研究方向：水电站的安全运行管理及维护技术。

（责任编辑：吴 涛）