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抽水蓄能电站投产初期提高设备运行可靠性建议

中国储能网讯:可靠性是衡量水泵机组运行状态的重要指标之一。抽水蓄能辅助系统多,技术复杂,虽然现在新投产机组可靠性比前10年有非常大的进步,但在投产初期还是不少电站较易因辅助系统故障造成强迫停运事件,投产初期机组运行可靠性较低,强迫停运次数较多。经分析,造成强迫停机的主要原因是机组辅助系统设计不合理、自动化元器件故障率高等、机组辅助设备、自动化元器件失效引起。主要体现在①自动化控制、检测元件故障,主要故障点集中在:油位传感器电源模件、密封水测温电阻、接力器锁锭接点、低油压传感器等;②水机保护、控制逻辑缺陷造成,如利用温度、液位、压力等非电量停机的控制逻辑未考虑闭锁或足够的延时,而非电量容易波动,传感器易损坏;③自动装置制造工艺问题。安装、调试质量问题,如电流互感器极性接反、调速器主接力器位移传感器安装不牢固等。实践证明,为提高新投产抽蓄机组运行可靠性需采取一系列针对性的措施、梳理事故启动源,优化、完善机组保护和控制逻辑,可以使机组运行的可靠性得到明显提高。

同时以下措施可供参考:

1.球阀和调速器系统的压油罐和集油箱应设置合理充足的油位和油压保护,参数及逻辑设置应满足规程规范的要求,保证球阀和调速器系统的运行安全。机组供油供气系统管路冲洗质量和正式投入使用前管路系统内循环很有必要,要保证清洁质量要求。如某电站因调速器电液转换器因管路杂质,导致机组事故停机。

2.提高调速器和主进水阀压力油系统油位、压力传感器的可靠性,设计合理的压力油罐自动补气逻辑。如某电站发生球阀液位计浮球故障,事故低油位跳机。

3.主进水阀密封投退信号至关重要,一方面应注重对密封位置传感器、压力传感器的选型,另一方面应设计合理的控制逻辑判断密封的确切位置。例如主进水阀密封投退等具有一定行程机械设备的位置信号,不宜采用投入(或退出)位置直接取反作为退出(或投入)位置使用。

4.主进水阀枢轴密封长时间运行后普遍存在漏水现象,在设备设计时应注重此处密封设计与选型。

5.主进水阀和尾水闸门应有可靠的逻辑闭锁,即主进水阀(包括旁通阀)关闭以及工作密封投入后,尾闸才能关闭;尾闸全开时,主进水阀才能开启。

6.主进水阀枢轴密封长时间运行后普遍存在漏水现象,在设备设计时应注重此处密封设计与选型。如某电站因阀枢轴密封漏水,导致水道排水处理。

7.进水阀、调速器、技术供水等机组附属设备的控制系统,应设有2路独立的直流控制电源。

8.为满足球阀在任何工况下的运行要求,应选择结构合理,质量可靠的球阀轴套,球阀轴套及拐臂密封应稳定可靠。

9.合理设置球阀上下游密封位置传感器,对动作不正常的位置传感器进行调整和优化,确保传感器正常动作。如某新投产电站球阀的位置接近开关经常出问题,机械装置位移变形,导致全开位丢失。

10.注重对压力、流量、液位、温度等测量用传感器的选型研究,尽可能采用质量可靠的传感器,同时应注意信号回路抗干扰能力。布置在水车室、尾水锥管等高振动区的液位测量,宜采用电导、电容式的模拟量液位传感器。重要的模拟量传感器,应设有断线保护。这个问题各新投电站均容易导致。

11.合理设计水力机械保护跳闸出口逻辑,在设备安全前提下,尽量避免单一传感器动作即跳机。调速器、主进水阀压力油系统,宜将“低”信号用于报警,将“低”、“低低”信号串联后出口跳机,以提高保护可靠性。

12.机组主轴密封磨损过大行程开关动作距离调整较小,抽水运行停机时容易由于轴向水推力作用引起的串动效应导致机组出现主轴密封限制报警,建议可在满足设计运行要求条件下,增大主轴密封磨损过大行程开关动作距离调整。

13.导叶接力器位置传感器应进行冗余配置,互为备用,防止单一传感器误动作导致机组事故停机。

14.机组油、气、水系统的隔离阀门易发生关闭不严现象,设备检修时无法彻底断绝压力水源,造成检修隔离范围扩大,宜采用成熟优质的不锈钢阀门和管路。

15.采用码盘测量闸门开度信号易由于码盘抖动等原因引起闸门控制失灵,建议根据设备形式选取可靠的开度测量装置,并设计合理的开度判断逻辑,提高闸门控制系统的可靠性。

16.技术供水过滤器出口宜选用弹簧阀瓣止回形式的止回阀,此类阀门国内技术成熟,运行稳定。

17.上下迷宫环供水系统应能够稳定运行,如运行噪音过大,应考虑对流道进行优化(如调整节流孔板),降低管道噪音和振动。

18.主轴密封供水应稳定可靠,考虑到水车室振动较大,管道因振动导致接头松动或裂纹,应考虑对管路进行改造(如增加高压软管,降低管路振动)。

19.顶盖水位浮子开关应能够实时显示顶盖水位数值,水位升高时能够发出相应报警信息,对于不能实现实时信号上送的,可考虑增加液位传感器,形成冗余配置。

20.水导油温和瓦温应设置相应保护,保护逻辑及参数设置应合理,确保保护动作的可靠性和准确性。

21.水轮机室压水水位浮子传感器应能够可靠动作,具有较强的抗干扰能力,参数设置应合理,确保机组相关工况运行正常。

22.主轴密封系统运行应稳定可靠,顶盖水位正常,对于投产时间较长的机组设备,可考虑对系统进行改造(如增加预压弹簧),提高系统运行稳定性。

23.上下迷宫环冷却水流量传感器应运行稳定,如运行稳定性差,应对其进行改造,可考虑增加一套流量传感器,对流量保护出口逻辑进行优化完善,提高系统的运行稳定性。

24.机组转速开关和机组蠕动开关,应能够可靠动作,如元件易误动,稳定性差,应考虑更换其他型式的开关。

25.球阀和调速器的压油罐油位计应能够可靠动作,满足系统运行要求,对于易发生误动的油位计,可考虑对其进行改造(如选择其他型式的油位计)。

26.高压空压机的设计安装应考虑运行时的震动影响,采取减震措施,确保空压机能够长期稳定运行,对于易受影响的部件(如冷却水管改为高压软管),可考虑采取抗震措施。

27.考虑电厂现场无人值班,宜尽可能将重要设备的压力、流量信号接入监控系统,同时还应具有现场显示功能。

28.在水泵水轮机设计及模型试验中,应注重机组不稳定区的研究,并采取适当措施避免真机运行不稳定。

29.应根据机组长期稳定运行的负荷区间,向调度申请机组的合理运行调节范围。

30.加强对机组甩负荷过渡过程的研究,制定合适的导叶关闭规律。

31.重视对气罐排污电磁阀的选型,设计合理的排污控制逻辑,并应采用独立的供电电源。

32.梳理闭锁机组工况转换条件,在保证安全的前提下,简化机组辅助系统闭锁工况转换条件,如:“技术供水过滤器压差高”、“主轴密封过滤器压差高”、“离相封闭母线压力系统故障”等。

33.建议在设计阶段充分考虑气罐等辅助设备的相互备用,优化管路设计,便于设备检修隔离。

综上所述,近年投产的抽蓄机组运行可靠性得到较大提高,通过在长期运行中的不断总结分析,对抽蓄电站的功能和关键技术的研究不断深入,在电站厂房振动、水轮机压力脉动、转轮关键性能、发电机磁极结构稳定性技术研究上不断取得突破,主机设备国产化家族性缺陷大幅减少,各辅助设备运行也接受较全面考验,水泵水轮机、发电电动机、计算机监控系统、静止变频系统、调速系统、励磁系统、继电保护系统及调试、运行及其他辅助装备等方面取得较全面突破。面向未来,抽蓄机电各系统、各设备的标准化工作需业主、设计、厂家齐心协力尽快规范,机组水力设计、发电机磁极连接线结构设计改进还需进一步完善,各设备接口设计细节的优化、辅助设备自动化元器件的质量问题和施工过程细节质量把控需更加精益求精。期待各专业人员认真总结各抽水蓄能建设运行管理经验,推动抽水蓄能科学有序高质量发展。

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