《水电站风闸故障研究》3700字（论文）

水电站风闸故障分析目录TOC\o"1-2"\h\u12640引言 1294321、风闸的组成与工作原理 28841.1风闸的组成 2291571.2风闸工作原理 2101982、水轮发电机组风闸系统故障概况 280353、风闸动作异常作原因排查 3217744、故障处理 4260574.1增加行程开关 4190324.2增加风闸状态信号 452704.3优化开机流程 6229205、改进后效果 715710结语 724774参考文献 8摘要：某水电站发电机组使用了机械风闸制动，在实际操作过程中，因制动风闸复归信号的作用而不能可靠，造成在机组自动启动过程中，顺控流程评判机组制动风闸是否完全恢复的条件得不到满足，曾多次开机均不成功，影响了机组自动开机并网的成功率。采用加装风闸行程开关，风闸监视信号等措施、优化自动开机流程及其他改进方法，经过多次动作测试，信号准确，确保机组的正常启动。关键词：水电机组：制动风闸：复归信号；行程开关：控制流程引言对水电站而言，水轮发电机组运行情况至关重要，机组的正常运行关系到整个水电厂的正常运行，以保证水电站的平稳运行，有关管理人员将定期检查发电机组各部件，制动器亦不例外。制动器在水轮发电机组上起着十分关键的作用，以确保水电站能够全天候工作，制动器还应确保全天候运转，高负荷工作状态，提高故障发生几率，尽管有定期维护保养，但运行中不可避免的会出现故障，出现故障使整个操作过程具有很大危险性，若不及时解决，初始潜在危险还将逐步增大，以致危及工作人员和机组安全。水轮发电机组制动器会存在很多问题，随机组使用时长增加，这类问题还将逐步加剧，最终对制动器使用寿命造成影响。水轮发电机组制动器失效的情况十分频繁，在出现故障时，应分析其原因和类型，再根据分析结果，有效地解决了故障问题，保持水轮发电机组正常工作，因此，对水轮发电机组制动器失效分析与处理进行深入的研究，有着极强的实际意义。1、风闸的组成与工作原理1.1风闸的组成水轮发电机制动器（俗称风闸）在机组机械制动系统中是一个重要组成部分。制动器主要构件为制动器瓦、制动器瓦座，制动器座，从动活塞，连接杆，弹簧垫，压板，环键，衬套，制动活塞，顶起活塞，密封“O”圈等。1.2风闸工作原理停机期间，机组转速降至额定转速23%，制动器的输入和电磁阀的作用，使加闸腔与压力管连通并顶起风闸，达到制动刹车的目的；启动后电磁阀工作，使加闸腔与排气管连通，加上闸腔排气后一段时间内，电磁阀作用使复归腔与压力管连通并使风闸下落。风闸顶、落位置的接点由行程开关把机械信号变成电气信号来完成。所述行程开关固定设置于所述支架，制动风闸闸体装有固定的刚性拨条，拨条在风闸闸体作用下上下运动。当拨条作用至顶部时、下落到固定位置后，触动行程开关的操作触头，行程开关的内常开接点是关闭的，常关接点被切断：在拨条脱离固定位置的时候，行程开关运行触头的复归，内部常开启接点，常闭接点关闭，这样，制动风闸的真实位置信号就从机械信号变为电气信号。2、水轮发电机组风闸系统故障概况风闸系统在水轮发电机组机械制动系统中起着举足轻重的作用，它的主要功能为提供制动转矩，机组在低转速下可迅速停运，为了避免机组长期处于低速状态，或者是由于水轮机导叶漏水而导致机组出现蠕动的现象，导致烧瓦事故，也在大修中担负了机组旋转部位油压顶起及支承任务山。水电站发电机组风闸系统，当机组关闭后，转速降至15%N时，风闸系统（N为额定转速）就会自动输入，并且在0.69~0.72MPa气压下顶起风闸活塞，增加风闸闸板和转子制动环摩擦力，从而实现迅速停机。停机时制动风闸始终处于顶起。机组启动后首先恢复制动风闸，又开启导叶使机组旋转。水电站每台发电机风门系统有24个制动闸，在每座制动闸上都装有一个拐臂式行程开关，用于判断闸块的状态。每两个制动闸行程开关常闭触点依次连接，并与监控系统连接，定义是制动风闸输入的信号共12套；此外，24个行程开关常开触点与监控系统串联连接，定义它是制动风闸的所有复归信号。在一次机组自动开机流程的实施过程中，实施到复归的机械制动，简报显示“制动风闸未复归，流程退出”，重新进行开机流程，这一准则仍然不能得到满足，造成开机不成功。3、风闸动作异常作原因排查分析并统计了近三个月来机组自动开机时制动风闸的动作（见表1），找出了制动风闸运动不正常的原因，主要是风闸触点的信号不正常、气管内无气压，闸块腔内串气。表1风闸系统动作异常情况由此可见，风闸触点信号的异常是导致风闸系统误动率居高不下的主要原因。对此，故障原因的判断可能是如下。（1）行程开关触点破损。测试了每个行程开关的动作情况，每一个行程开关都有若干次动作，被测行程开关的触点都正确地运动。可见行程开关的机械操作动作具有很高的可靠性，行程开关触点没有损坏。（2）机组在工作过程中，环境温度较高。风闸系统的行程开关额定运行时，环境温度的容许范围是-5~65°C。机组在满载180MW的情况下运行，风门行程开关环境温度（每隔1h测1次）范围37.77~41.29°C，平均气温40.13°C，所以，机组在运行过程中，环境温度高，对风闸误动的影响不大。（3）缺乏指示制动风闸恢复的行程开关。现地查每台制动闸只有一个行程开关，其中，所述常闭触点指示制动风闸的输入信号，所有闸块行程开关的常开触点串联，说明制动风闸已完全恢复，不能精确地表达风闸实际情况。仅使用1个行程开关表示风闸的2种状态，行程开关松了以后，很容易导致2个状态都指示错误。所以，缺乏指示制动风闸恢复的独立行程开关，对于风闸误动有很大影响。（4）风闸状态的监测信号较小。查看监控系统，12套制动风闸输入信号的定义（每两个制动闸依次串联成一组）及一套制动风闸的所有复归信号（24个制动闸串联为1组）。制动风闸的所有复归信号通过端子箱中的24个触点依次连接，如果1处的短接发生松动，则可导致所有复归信号都不能上送，最后造成不能正常启动。所以风闸的状态信号较小对于风闸的错误动作有很大的影响。（5）开机流程设计不合理。机组自动启动时，监控系统打开复归制动风闸指令时，接收制动风闸的复归节点的信号，制动风闸撤出。对监控系统的停机到空转流程进行检查，研究发现，制动风闸的控制逻辑的设计不尽合理，制动风闸在复位过程中，复位腔的通气和加闸腔的排气2同时完成，致使风闸由于压差较小，运行速度较慢，风闸的动作未能及时就位，所以，开机流程设计的不尽合理，对风闸的误动有很大的影响。4、故障处理针对风闸不正确动作影响较大的3个原因制订并实施改进措施。4.1增加行程开关各制动闸块的动作连杆上加装行程开关，分离制动风闸输入，复归的信号，确保每一个制动闸块都具有单独指示制动风闸输入的功能、复归行程开关。改进前与改进后的对比图如图1所示。图1改进前后风闸行程开关对比照片4.2增加风闸状态信号（1）为了提高风闸状态的监视信号，从行程开关到监控系统间铺设制动风闸复归信号电缆，串联相邻的两个制动风闸的复归行程开关的常开触点，作为一组制动风闸的复归信号，与监控系统的现地控制单元连接。（2）对监控系统的上位机数据库进行了改造，将制动风闸复归信号的定义加入上位机，和风闸所有复归虚拟点的定义如图2。（3）对监控系统的下位机触控屏幕的程序画面进行了修改，在相应开关量的位置上加装12套制动风闸的复归界定监视见图3。（4）完善下位机PLC（可编程逻辑控制器）。监控系统的下位机PLC程序，加入了制动风闸所有复归信号的判定逻辑。把12套新制动风闸恢复状态常开触点串在一起（每组2个风闸），并且定义了1座制动风闸的所有复归常开线圈如图4中。在12套制动风闸完全恢复的情况下，所述逻辑回路导通，制动风闸均复归常开启线圈的作用，制动风闸的所有复归虚拟点都是开机流程的准则。图2改进前后数据库定义对比图图3改进前后触摸屏定义对比图图4风闸制动全部复归信号逻辑4.3优化开机流程为保证制动风闸可靠动作，对机组停机至空转流程进行优化，优化后的流程见图5。图5复归风闸流程图加闸腔排气先行，发出“复归机械制动投入风闸”令，延时25s，证实制动闸腔内没有压，执行制动风闸的复归腔加燃气，发出“投入机械制动复归风闸”，当接收到所有风闸制动闸的复归信号时，过程一直往下进行，否则，流程退出。5、改进后效果对机组的风闸回路进行了完善，投入风闸系统制动、制动复归动作试验等，每个行程开关的触点信号的动作都是正确的，上下位机触摸屏测点表明，风闸运行正常，制动风闸的输入、复归信号准确。在改进的五个月时间里，统计了机组的启动数量和流程，都没有出现由于制动风闸复归信号不正常而退出机组开机流程的现象。结语本文分析了一起水电站机组因制动风闸的复归信号不正常而引起的开机失败的故障，通过加装风闸行程开关、改进对风闸系统动作信号的监控、对自动开机流程进行了优化，并进行了改进，排除制动风闸复归信号不正常的失效，确保机组安全，平稳运行。参考文献[1]何强锋,陈媛,何佳.大型水轮发电机组使用制动器顶转子不水平问题探讨[J].水电与抽水蓄能,2021,7(01):41-43.[2]张泽彬,邓林森,易旭涛,曾伟.水轮发电机用制动器无法复位机理分析和设计优化[J].四川水力发电,2020,39(03):127-129+136.[3]贺伟.水轮发电机组制动器故障原因及处理分析[J].科学技术创新,2019(30):164-165.[4]冯铁成,胡卓勋,