关于2号机机械制动投入超时的故障分析

陈哲东，陈勤

（华东桐柏抽水蓄能发电有限责任公司，浙江天台317200）

关于2号机机械制动投入超时的故障分析

陈哲东，陈勤

（华东桐柏抽水蓄能发电有限责任公司，浙江天台317200）

对桐柏抽水蓄能机组发电或抽水方向机械制动的投/退逻辑进行了分析，主要讨论机械制动投/退的触发条件以及是否存在高速加闸的可能，结果证明当发生人为误投入或者机组发电或抽水运行，5%和10%转速信号未复归时存在高速加闸的危险。

抽水蓄能机组；机械制动；高速加闸

1 前言

桐柏抽水蓄能机组停机制动由电气制动与机械制动组成，在正常情况下，电气制动在低于50%额定转速时投入，机械制动在转速低于5%额定转速时投入。在电气制动受到闭锁的情况下，机械制动在机组转速低于10%转速下投入。停机制动的作用是缩短停机时间，提高机组的响应能力，同时有效的防止机组蠕动对轴承瓦造成的损坏。而高速加闸是机械制动错误投入引发的故障，高速加闸主要发生于机组开机时带闸运行或机组停机后开关已拉开、导叶全关的前提下，由于机组转速信号的丢失，机组发出投入机械制动令或人为手动投入机械制动，则机械制动便立即投入，造成机组高速加闸。机组在正常运行时或是机组在较高转速情况下误投入机械制动，不仅会严重磨损到制动块，而且会引发火灾和其他事故，给机组造成极大的损坏，影响发电机组正常运行。

2 2号机机械制动投入超时的原因分析

2.1.械制动投入逻辑

图1中IBP_WG_CL表示机组导叶全关信号；GBX_TR_S1/6S/3S/4S/5S表示机组禁止转停机，水轮机转禁止，发电调相转禁止，抽水调相转禁止，抽水转禁止流程；IBP_N＜10表示机组转速小于10%额定转速；IBN_EXC_EB_ON表示灭磁开关合闸信号；GBX_EBS_ON表示电制动闸刀合闸信号；IBP_N＜5表示机组转速小于5%额定转速。

图1.械制动投入逻辑

如图1所示，机械制动投入的条件为1）机组的导叶在全关位置；2）机组收到S1,6S,3S,4S,5S的流程指令；3）当机组转速小于10%，电制动闸刀与灭磁开关未投入或机组转速小于5%。以上3个条件都满足时，机组便会发出机械制动投入（LBC_MB_ON）的命令。

图1中LBC_MB_ON表示机械制动投入命令；OBO_MB_ON_OT表示机械制动投入超时信号。

如图2所示，当收到机械制动投入（LBC_MB_ON）的命令后未投入机械制动则发出机械制动投入超时（OBO_MB_ON_OT）的命令。

图2中MECHANCAL BRAKE ON表示机械制动投入；COMMAND FROM CSCS表示从监控系统发来的命令；+SP01-K0219表示从监控系统发来投入机械制动的命令；+GA01-K0147表示机组转速小于10%额定转速位置信号；-K1023表示导叶在全关位置信号；-K1030表示机组开关分闸位置信号。

图2.械制动投入命令

图3.械制动硬布线部分截图

如图3所示，收到监控系统发来投入机械制动的命令后，当硬布线满足机组转速小于10%额定转速、导叶在全关位置，机组开关分闸位置时，投入机械制动。

2.2.障发生时事件列表分析

图4.件列表1

图5.件列表2

如图4与图5所示，2号机停机令发出后，当2号机开关断开、导叶在全关位置，上位机报2号机械制动投入超时。从图上可以看出，导叶在全关位置的时间是07:06:20，机械制动投入超时报警的时间为07:06:41，相差20 s。查阅机械制动流程反馈报警时间为20 s，说明导叶在全关位置条件满足后，机械制动投入的命令就已发出。

图6.件列表3

如图6所示，2号机转速信号反馈只有“转速＜10%”和“转速＜1%”。据2.1内容可知，机组机械制动投入的条件为：1）机组开关在分闸位置；2）机组导叶在全关位置；3）机组转速小于10%，电制动闸刀与灭磁开关未投入或机组转速小于5%。可以判断2号机在停机前转速小于5%信号未复归，导致2号机停机时机械制动无投入，造成机械制动投入超时。

查阅2号机停机前的机组转速小于5%的信号，发现2号机抽水调相开机时，在机组转速上升后小于5%转速未复归。因此判断2号机机械制动投入超时的原因为：2号机机组转速小于5%额定转速信号在转速上升阶段未复归，导致2号机在停机过程中开关在分闸位置，导叶在全关位置条件满足后，发出机械制动投入命令。由于硬布线上机械制动投入条件有机组转速小于10%额定转速的条件，导致机械制动实际未投入。在20 s延时后，未收到机械制动投入的反馈信号，导致2号机机械制动投入超时。

3 机组发生高速加闸的可能性分析

从上述事件分析得知，此次机械制动投入超时表面上是机械制动投入失败，实际上是机械制动在机组处于高速运转时的一次机械制动误投入，由于条件缺失造成的机械制动投入失败，说明机组存在高速加闸的危险。机组发生高速加闸情况有2种：1）机组高速旋转时，机械制动误投入；2）机组带闸启动。

3.1.组高速旋转时机械制动误投入

根据2.1得知，机械制动投入的条件为：1）机组开关在分闸位置；2）导叶在全关位置；3）机组转速小于5%额定转速；4）机组转速小于10%额定转速。机组机械制动自动投入的条件较多，而机组处于高转速状态下时，机组的开关在合闸位置，导叶不在全关位置，且两者同时误动的可能行较低，故机组机械制动误投入大多发生在发电或抽水转停机时，桐柏电厂2号机曾发生过小于5%额定转速未复归的现象，故认为机组存在同时发生小于5%和小于10%额定转速的信号同时未复归的情况。

图7.械制动系统部分截图1

如图7所示，将+SV10-KA202手/自动进气阀切至手动位置，将+SV10-KA204手动加排气阀切至进气位置，将+SV10-KA203手自动出气切换阀切至手动位置，气管路就导通（如粗线所示），风闸便会投入，若是机组处于高速运转，会造成高速加闸。

3.2.组带闸启动

图8.械制动系统部分截图2

如图8所示，机械制动的加闸位置指示为+SY-S101—S108,机械制动分闸指示+SY-S111—S118。当机组8个加闸位置指示同时投入时，机械制动显示投入状态；当机组8个分闸位置指示同时投入时，机械制动显示退出状态。当机组处于停机稳态时，机械制动处于投入状态，机组发电或抽水调相开机时才会通过上位机发令复归机械制动的投入。以发电开机为例，机组出现带闸运行的状态为，机械制动装置本身未退出，但机械制动8个投入位置指示同时复归，同时机械制动8个退出的位置指示在机械制动装置未动作时异常投入。分析认为机械制动装置在开机时未退出发生可能性较大，但发生机械制动8个投入的位置指示同时复归，且8个退出位置指示在机械制动未动作的情况下异常投入发生的可能性较小，故认为机组发生带闸发电或抽水调相启动的可能较低。

3.3.论

机组在高速运行时，有两种造成机组高速加闸的情况：1）机组在发电或抽水工况运行时，若发生小于5%和10%额定转速为复归的现象，机组在发电或抽水工况转停机时，机组在开关分闸，导叶全关时，机组转速大约为90%额定转速，此时会发生机械制动误投入的现象，造成高速加闸。2）机组在发电或抽水工况运行时，由于人为错误手动投入机械制动可造成高速加闸。

4 机械制动投入超时的预防对策

此次2号机机械制动投入超时的原因是由于机组在小于5%转速信号指示为复归的情况下由抽水转停机，造成2号机发出机械制动的命令，又由于机械制动投入的硬布线条件不满足造成机械制动投入的超时。针对机组转速信号未复归现象造成机组机械制动投入超时的问题，本文提出以下对策：

1）机组转速信号指示会影响机组电器制动、高压注油泵的启停，应加强上位机值守人员的对转速信号的监视；

2）每月的机组定期检修工作，运维人员应对转速信号进行检验校核；

3）做好机组机械制动投入超时的事故预想。

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TV734

B

1672-5387（2017）09-0038-04

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.09.015

2017-06-19

陈哲东（1991-），男，助理工程师，从事抽水蓄能电站设备运行工作。