李维文
(四川大唐国际甘孜水电开发有限公司,四川 康定,626001)
在大型水轮发电机上采用高压油顶起装置,其目的是改善推力轴承在润滑条件较差的情况下,仍然保证推力瓦与镜板存在液体摩擦而不使轴瓦烧损。对大型水轮发电机组,如长河坝电站单机容量70万kW,额定转速142.9r/min,推力轴承负荷较大,在机组启动及停机过程中,因为转速较低,推力瓦油膜偏薄,摩擦系数较大,推力瓦与镜板容易出现半干摩擦的危险状况,这是推力轴承润滑条件最不利的工况。因此,为了解决大负荷推力轴承建立油膜的困难,在机组启动及停机过程中,采用高压油顶起装置将镜板抬高,以减少推力轴承的载荷,使轴瓦表面形成油膜。这样,减少了推力轴承的静摩擦转矩,从而避免了推力瓦的烧损,保护推力轴瓦使用寿命,保证了机组正常开停机。接到开机令,高压油顶起在机组转速为零时投入使用,数据判断拱起值压力,随后压力降为一恒定值,直至机组转速达到额定转速,高压油顶起撤出,机组达到额定转速时,高压油顶起不投入工作;接到停机令,并且机组转速降到额定转速90%时,高压油顶起工作,直至转速降为0,接力器锁定投入时,高压油顶起工作停止。
首先,需对参数进行整定,设置如下参数:
开机和停机流程启动高顶油泵转速:90%Ne
软启额定电流:162A
软启限制电流:400%
软启启动时间:15s
高压油拱起压力:17.5MPa
高压油稳定压力高限:16.5MPa
高压油稳定压力低限:12.2MPa
判断高压油拱起延时:10s
判断高压油稳定延时:20s
高压油稳定延时送监控启机:5s
机组转动过程中高压油压力值高限:20MPa
机组转动过程中高压油压力值低限:4MPa
机组停机过程中高压油稳定压力值低限:9MPa
机组停机过程中判断高压油稳定压力延时:300s
1号泵高压油出口压力量程:40MPa
2号泵高压油出口压力量程:40MPa
高压油总出口压力量程:40MPa
高顶装置采用高压油出口总管压力作为控制量,1号泵和2号泵出口压力仅作为监视,不参与控制。
机组开机之前需做压力判断,以拱起压力和泄流压力判断机组是否成功拱起,启动油泵后,延时10s判断高压油出口压力是否有一个拱起,此压力应大于17.5MPa,满足此条件,则进行下一步;延时20s判断泄流压力是否正常,如泄流压力在12.2MPa和16.5MPa之间,则证明机组转子成功顶起,可进行机组开机操作。
如不满足拱起压力条件或泄流压力条件,则证明机组转子未顶起,油膜未能建立,不能开机。
将1号油泵或2号油泵的切换把手旋至手动,则相应的泵会运行,这时如出现泵运行时压力低、泵运行时流量低故障,泵运行不受影响。
如需手动停止1号油泵或2号油泵,则将相应泵的切换把手旋至切除,泵将停止运行。
如需通过手动控制油泵开机,由于手动模式下PLC程序将不再参与检查泵运行后的拱起压力和泄流压力,操作人员必须在触摸屏的趋势图上人工判断拱起压力和泄流压力是否正常,经人工判断无误后才能进行开机操作。
图1 自动控制监视画面
当油压控制屏接收到监控系统发出开机令,检测到当前转速在90%以下,启动1号油泵,延时10s判断高压油出口压力是否存在拱起,如拱起正常,延时20s等待压力稳定,如压力位于稳定压力高限和低限之间,延时5s发出高顶成功启机命令,直到接收到机组转速大于90%信号,1号油泵停止运行。如启动1号泵无拱起压力或泄流压力异常,则启动2号油泵。
机组开机后,随机组转速上升高压油出口压力会出现下降的趋势,但高压油压力不能低于4MPa,也不能高于20MPa,如压力超过限定值,则会发出高压油出口压力低报警或高报警信息,但由于机组从0转速到额定转速时间较短,只有2min左右,切换泵的时候高压油压力会暂时失压,而且也不能保证启动的另一台泵能达到正常压力,因此机组开机过程中即使压力低也不会切除故障泵。
当高顶控制屏接收到监控系统发出停机令或事故停机令,当检测到当前转速在90%以下,启动2号油泵,延时300s判断2号泵出口高压油压力是否大于机组停机过程中高压油稳定压力值低限(9MPa),如压力不正常,发出停机顶转子失败报警信息。停机过程中也不切除故障泵,因为切换泵的时候高压油压力会暂时失压,而且也不能保证启动的另一台泵能达到正常压力,因此,机组停机过程中即使压力低也不会切除故障泵。
当高顶控制屏接收到监控系统发出的停机完成复归令后,油泵停止运行,监控系统发停机完成复归令必须保证机组完全停下的时候才能发出。
低压滤油器差压堵塞开关或高压滤油器差压堵塞开关动作仅作为报警,不作为泵故障的判定条件。
当出现以下异常情况时,两台油泵将停止运行,运行人员需注意:
(1)两台泵都出现故障(电源消失、软启本体故障、泵运行无反馈、开机顶转子失败),泵故障红灯会点亮,并发出报警信息,开机顶转子失败可通过复归按钮复归;
(2)两台泵都处在切除位置;
(3)总出口压力变送器出现故障。
本文介绍了长河坝水电站高压油顶起装置的组成、结构及采用高压油顶起装置的实际意义,首台机组对参数,油泵及管路,压力设定,PLC程序做了反复的模拟试验,反复调整了顶起时拱起压力值判定设定。详细阐述了高压油顶起的控制原理,并且给出了高压油顶起装置的控制流程,对以后类似的机组高压油装置有借鉴参考意义。到目前为止,长河坝电站4台机组的高压油装置工作正常可靠,未出现异常,提高了机组的使用寿命,给电站运行带来良好效益。