龚嘴电站1F机组压油泵启动电流过大分析及处理

刘 昆,代华琼,罗 旭,肖 林

(国电大渡河流域水电开发有限公司,四川 乐山 614000)

龚嘴电站1F机组压油泵启动电流过大分析及处理

刘 昆,代华琼,罗 旭,肖 林

(国电大渡河流域水电开发有限公司,四川 乐山 614000)

主要对龚嘴电站机组压油泵启动电流过大的原因进行分析论证,通过不断的试验加上理论分析,最后找到了启动电流过大的原因,并提出解决方法,为龚嘴电站后期压油装置改造提供了可靠的科学依据。

压油泵;启动电流;卸载阀;软启动器;安全阀;止回阀

1 引言

龚嘴电站上厂运行人员巡屏时发现简报窗口有多次“1F机旁动力屏电流Ia、Ib、Ic越高限、越高高限”报警信息,查看1F机旁动力屏相电流Ia、Ib、Ic高限报警为320A,高高限报警为350A。机旁动力屏大负荷为机组压油泵,机组1、2号压油泵电源分别取自1F机旁动力屏I段、II段,检查核实每次报警时间均是在机组压油泵启动时。运行人员对龚嘴电站上厂1号发电机组～4号发电机组压油装置参数及运行工况进行普查,数据如表1、表2:

表1

表2 软启动器定值

相应参数说明如下:

额定电机电流:电机铭牌上指示的电机额定电流值;

限制电流:电机启动时最大电流值。以百分比表示,限制电流值=额定电机电流×限制电流(%);

加速斜坡时间:启动力矩在初始启动力矩到额定力矩之间的上升时间,即加速过程中力矩斜坡的梯度;

初始启动力矩:电机启动时的初始力矩;

停机类型选择:b为制动停机,如果存在相当大的惯性,起动器在电机中产生一个制动力矩,以此使电机减速,f为自由停车,起动器不向电机施加力矩;

定子损耗补偿:在出现力矩振荡的情况下,应逐步降低这个参数的值,直至设备正常运行为止。

2 各部分原理及相关配合试验

因为1号发电机组压油装置启动时电流波动较大,所以下面以1号发电机组压油装置为例进行分析说明:做启动试验时,发现1号发电机组1号压油泵从启动到额定转速有两个波峰电流,分别为180A和320A(如图1),2号压油泵与1号压油泵基本相同,波峰分别为190A和280A。

2.1 软启动原理

软启动器实际上是一个调压器,启动电机时,改变输出的电压,龚嘴电站机组压油装置软启动器为施耐德ATS48系列,属于晶闸管式软启动器,其主回路由三对反并联晶闸管组成,将异步电动机接入晶闸管组成的三相交流调压回路(图2)。启动电机时,控制电路调节晶闸管触发角,使定子绕组端电压由设定值开始逐渐爬升至全电压。这样异步电动机将在较小的启动电流下由停机开始平稳升至额定转速,缺点是启动时间长且启动初始力矩小(图3)。

图2

图3 斜坡启动

2.2 龚嘴电站1号发电机组压油泵软启动器参数及试验

在油泵启动过程中,对电机最大启动电流的变化关联密切的为加速斜坡时间和初始力矩,现通过调整软启动器的参数来改变最大启动电流,试验结果如表3、表4:

表3 1号发电机组1号油泵的试验结果

表4 1号发电机组2号油泵的试验结果

在上述试验中,1号油泵通过更改软启动器中的加速斜坡时间和初始力矩,很难满足大幅度减小最大启动电流的要求;2号油泵只是更改了加速斜坡时间,就能较为理想的减小最大启动电流。很显然,通过调整加速斜坡时间可以改变最大启动电流,但并不是都有效。

2.3 卸载阀的工作原理

卸载阀的作用是为油泵启动时减轻泵在启动过程中的启动力矩,从而减小启动电流。当压油泵启动时首先将回油箱透平油打入卸载阀活塞下腔,此时活塞上腔无压力油,压油泵输出的压力油克服弹簧阻力使活塞上移排油,同时另一路油通过卸载阀壳体上的节流塞孔进入活塞上腔,活塞上部面积大于下部面积,压油泵在不断输出压力油时,活塞上部压力不断上升,当大于活塞下腔压力时,上部活塞在压力油的作用下克服下部弹簧压力致使下部活塞向下移动,关闭卸载油口,使压油泵向压油罐进行打油。卸载阀的卸载时间长短是通过节流塞孔径大小控制活塞上腔压力升高快慢实现的。

2.4 卸载阀关闭时间调整试验

压油管路中对电机影响最大的部位是机械部分的卸载阀,通过调整卸载阀的进油孔径,进而调整其卸载时间,2台油泵的初始卸载时间分别为3s和7s,调整卸载时间后试验结果如表5:

表5

经过试验比较发现,当卸载阀关闭时间适当延长,接近压油泵从启动到额定转速的时间时,油泵启动工况最好,启动电流较合理。

3 油泵电机启动电流大的原因分析

机组油泵打油加压的过程为“PLC控制油泵启动→软启动可控硅导通→卸载阀打开→油泵达到额定转速→卸载阀关闭→逆止阀打开→压力油进入油罐”。所以影响油泵启动电流有以下几个原因:

1)软启动器参数不合理;

2)电机或油泵旋转部件发卡;

3)卸载阀开启及关闭时间不合理或老化发卡无法正常启闭;

4)逆止阀不能正常工作。

经过试验,1号发电机1号压油泵出口逆止阀能正常开启和关闭,电机或油泵旋转部件无发卡现象,以上两点不作为此次分析的原因。我们主要从软启动的启动力矩和加速斜坡时间、卸载阀开启关闭时间进行分析。压油泵启动时,通过软启动器设定初始启动力矩和加速斜坡时间,从而控制启动电流,而电机未到达额定转速时,通过卸载阀减小电机输出端反作用力,相当于减小启动过程中的负载,起到减小电机启动电流。所以从理论上分析,加速斜坡时间越长、初始力矩小,油泵启动电流就越小。卸载阀的关闭时间是通过调整节流塞孔径实现,当孔径越小,关闭时间越长,理论上当电机从启动到达额定转速的时间与卸载阀关闭时间一致时,电机启动电流最小。

从1号压油泵试验数据得知启动力矩和加速斜坡时间、卸载阀开启关闭时间会相互影响,当1号压油泵将加速斜坡时间改小后反而出现电流下降的现象,与上述加速斜坡时间长启动电流小的理论结果相反。经过分析,加速斜坡时间短的油管内压力比加速斜坡时间长上升更快,打开卸载阀时间更快,反而使电机电流变小。同理,较高初始力矩比低初始力矩也会使管内压力上升更快,打开卸载阀的时间也更快。但是也不能单纯调节卸载阀关闭时间,因为节流塞孔径过小时,卸载阀将无法实现自动关闭,出现油打不上的现象。且通过机械手段调节卸载阀节流塞孔径不能做到像电气手段设置参数般准确,而且在使用过程中由于机械振动、位移、异物卡塞、机械老化等原因也会造成节流塞孔径变化。

4 结语

综上所述,在油泵达到额定转速时卸载阀刚好关闭,这样才能减小压油泵启动电流,让压油泵在最优工况下运行。这就需要多次试验调节卸载阀关闭时间、启动力矩、加速斜坡时间,使之三者关系互相匹配。

第一步,调整卸载阀的关闭时间,将关闭时间调整至最大,启动泵进行试验,观察卸载阀关闭情况,如不能正常关闭,减小卸载阀关闭时间,直至能自动关闭为止。

第二步,提高软启动的启动力矩,使之能快速开启卸载阀,但不宜过大,过大也会增加启动电流,建议在25%～70%之间。

第三步,调整加速斜坡时间,观察调整后电流的变化,理论上如果启动力矩调整到能最快开启卸载阀,增加斜坡时间能减小电流。但是实际上调整启动力矩并不一定能达到最快开启卸载阀,这就需要降低斜坡时间来满足要求,需要多次试验才能得到最优参数降低电流。

由于龚嘴电站压油装置机械部分为上世纪70年代设备,经过长年累月运行,各部分均磨损严重,特别是卸载阀及其内部弹簧部分更是老化严重,在经过以上方法调整后,现龚嘴电站机组压油装置基本满足运行要求。

本次分析为龚嘴电站机组压油装置类似缺陷检查提供了思路,并为将来的设备改造提供了科学依据。

[1]赵洪惠,邹文华.李家峡水电站调速系统油压装置“三阀”改造[J].中国高新技术企业,2013(35):68-70.

[2]龚嘴水电站压油装置机械图[2].1979.

[3]ATS48施耐德软启动器说明书[Z].2008.

TV735

B

1672-5387(2017)07-0071-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.07.022

2017-04-27

刘 昆(1989-),男,助理工程师,从事水电站运维工作。