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論文導(dǎo)讀：飛來峽水電廠位于廣東省北江干流中游，清遠(yuǎn)市境內(nèi)。在控制導(dǎo)水葉接力器主油路設(shè)置了旁通閥組，能在機(jī)組過速情況下動作，使開啟腔和關(guān)閉腔快速平壓，能在上述兩項措施的同時作用下，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)水葉的快速關(guān)閉。
關(guān)鍵詞：飛來峽水電廠，機(jī)組過速，故障分析對策及防范措施

　　1．概述
　　飛來峽水電廠位于廣東省北江干流中游，清遠(yuǎn)市境內(nèi)。水電廠內(nèi)安裝有4臺單機(jī)容量為35MW的燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組，主、輔機(jī)設(shè)備全套引進(jìn)于奧地利ELIN公司。飛來峽4臺水輪發(fā)電機(jī)組自1999年10月投產(chǎn)以來，發(fā)揮了較好的經(jīng)濟(jì)效益。但隨著運(yùn)行時間的增長，一些不安全的因素影響著機(jī)組的安全運(yùn)行。2#機(jī)組在運(yùn)行狀態(tài)下曾出現(xiàn)電調(diào)跳閘信號，機(jī)組隨即進(jìn)入停機(jī)流程,在機(jī)組停機(jī)過程中出現(xiàn)過頻跳閘、過速一段、過速二段（機(jī)械過速）跳閘信號。致使我廠機(jī)組因此需要申請臨時停機(jī)并通知檢修部門檢查，一定程度上影響著發(fā)電計劃。
　　2．故障現(xiàn)象
　　2.1 2004年4月26日2點(diǎn)29分，2#機(jī)組在負(fù)荷20MW加至35MW的過程中出現(xiàn)電調(diào)跳閘信號，在停機(jī)過程中出現(xiàn)過頻跳閘、過速一段、過速二段（機(jī)械過速）跳閘信號。電調(diào)柜LCD顯示當(dāng)前故障為導(dǎo)葉位置傳感器故障，在水輪機(jī)廊道檢查發(fā)現(xiàn)2#機(jī)導(dǎo)葉位置傳感器的鋼絲繩已斷開，機(jī)組燈泡體機(jī)械過速擺裝置動作。
　　2.2 2007年4月1日19：37分，2#機(jī)組帶35MW負(fù)荷運(yùn)行時出現(xiàn)“過速二段（機(jī)械過速）”跳閘信號，機(jī)組甩負(fù)荷跳閘停機(jī)。
　　3．故障分析
　　3.1飛來峽水電廠機(jī)組設(shè)計上的原因
　　飛來峽水電廠4臺機(jī)組的防過速裝置主要通過以下措施實(shí)現(xiàn)：導(dǎo)水葉具有自關(guān)閉能力，并設(shè)置有關(guān)閉重錘；在控制導(dǎo)水葉接力器主油路設(shè)置了旁通閥組，能在機(jī)組過速情況下動作，使開啟腔和關(guān)閉腔快速平壓，能在上述兩項措施的同時作用下，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)水葉的快速關(guān)閉；4臺機(jī)組也均設(shè)有機(jī)械過速飛擺和尾水事故閘門。
　　上述各類防機(jī)組過速措施在實(shí)際運(yùn)用中，是聯(lián)合成一個遵循一定控制規(guī)律的整體，在其各自功能的共同作下實(shí)現(xiàn)機(jī)組快速關(guān)閉導(dǎo)葉停機(jī)，從而達(dá)到控制過速的目的。但在實(shí)際運(yùn)用中，雖有上述幾類防過速措施，但因數(shù)字調(diào)速器及其外圍設(shè)備存在某些設(shè)計缺陷，引起機(jī)組過速偶有發(fā)生。論文參考網(wǎng)。
　　3.2機(jī)組導(dǎo)水葉與輪葉失去協(xié)聯(lián)關(guān)系，造成機(jī)組過速
　　 對燈泡貫流轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)，飛逸特性有兩種情況。第一種情況是當(dāng)丟負(fù)荷后，導(dǎo)水機(jī)構(gòu)失靈，轉(zhuǎn)輪葉片的操作機(jī)構(gòu)也失靈，而且兩者失去協(xié)聯(lián)關(guān)系，飛來峽水電廠機(jī)組飛逸特性曲線如下圖所示，在任一β角下導(dǎo)葉開度α0增加到某一較大值后，n1r不但不增加，反而呈下降趨勢。一般當(dāng)導(dǎo)葉全開而葉片轉(zhuǎn)角最小時單位飛逸轉(zhuǎn)速最高。
　　 第二種情況是丟負(fù)荷后，調(diào)速機(jī)構(gòu)失靈，導(dǎo)水機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)輪葉片機(jī)構(gòu)均失靈，但導(dǎo)葉開度和輪葉轉(zhuǎn)角仍保持相應(yīng)的協(xié)聯(lián)關(guān)系。飛逸轉(zhuǎn)速不是隨導(dǎo)葉開度增加而增大，而是在最大單位飛逸轉(zhuǎn)速n1r發(fā)生在某一較小的α0和β時。
　　
　　飛來峽水電廠燈泡貫流式水輪機(jī)采用雙調(diào)節(jié)，運(yùn)行中轉(zhuǎn)輪輪葉跟隨導(dǎo)水葉按到一定的協(xié)聯(lián)關(guān)系而動作，數(shù)字調(diào)速器通過β=f（α，H）函數(shù)關(guān)系計算出輪葉開度，其中α為數(shù)字調(diào)速器采集的導(dǎo)葉開度，H為采集的機(jī)組凈水頭，計算完全是由固化的軟件完成。影響機(jī)組實(shí)際導(dǎo)水葉與轉(zhuǎn)輪輪葉的協(xié)聯(lián)關(guān)系主要取決于凈水壓力傳感裝置，導(dǎo)水葉、轉(zhuǎn)輪輪葉位置傳感器工作是否可靠。2004年4月26日2點(diǎn)29分，2#機(jī)組負(fù)荷從20MW加至35MW的過程中出現(xiàn)機(jī)械過速屬于上述第一種情況，即在跳閘停機(jī)過程中導(dǎo)水葉與輪葉失去協(xié)聯(lián)關(guān)系。根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)的事件記錄顯示，2點(diǎn)28分52秒出現(xiàn)導(dǎo)葉位置最小開度限制動作，由此證明此時鋼絲繩已斷，2點(diǎn)29分09秒出現(xiàn)電調(diào)故障跳閘信號，位置傳感器遲滯時間竟達(dá)17秒，即導(dǎo)水葉快速關(guān)閉時間已延后17秒。實(shí)際開度由給定值突變?yōu)?00%（保持100%開度時間極短），接著突變?yōu)?%，且長時間保持為0%。導(dǎo)水葉開度由100%突變?yōu)?%時，此時導(dǎo)葉開度反饋值已小于空載開度（有功最低）。論文參考網(wǎng)。滯后的電調(diào)跳閘命令給出時,根據(jù)機(jī)械故障跳閘停機(jī)特征（機(jī)組快關(guān)閥動作，機(jī)組進(jìn)入正常停機(jī)程序）。而機(jī)組并未真正將有功降至最低而甩負(fù)荷，此時的導(dǎo)水葉與輪葉處于完全失控狀態(tài)。
　　那么根椐飛來峽水輪機(jī)飛逸特性圖，如上圖所示，滿足導(dǎo)葉全開而葉片轉(zhuǎn)角最小時飛逸轉(zhuǎn)速最高所有外在條件，從而造成2#機(jī)組機(jī)械過速。
　　3.3繼電器端子松動引起機(jī)械過速
　　 2007年4月1日19：37分，2#機(jī)組帶35MW運(yùn)行時出現(xiàn)“過速二段（機(jī)械過速）”跳閘信號，機(jī)組甩負(fù)荷跳閘停機(jī)。論文參考網(wǎng)。經(jīng)現(xiàn)場檢查過速擺并沒有動作，操作機(jī)構(gòu)位置也正常；現(xiàn)地檢查模塊也正常，不存在模塊故障；后經(jīng)通過檢查發(fā)現(xiàn)是過速擺送至監(jiān)控的信號回路中+SA03-X1 009（過速裝置）端子線松脫，導(dǎo)致機(jī)組跳閘停機(jī)。經(jīng)處理后，跳閘信號消除，機(jī)組可以開機(jī)運(yùn)行。
　　4．對策及防范措施
　　4.1對部分參與機(jī)組控制的重要外圍信號采集裝置,如機(jī)組導(dǎo)葉、輪葉位置傳感器以及機(jī)組凈水頭測量裝置，應(yīng)采用冗余，實(shí)現(xiàn)多套備用，故障情況下并能實(shí)現(xiàn)自動切換。
　　4.2修改數(shù)字調(diào)速器控制模式，改變當(dāng)前機(jī)組有功控制實(shí)際仍為開度控制的控制方式，在部分工況下對機(jī)組安全運(yùn)行可能更加合理。
　　4.3當(dāng)機(jī)組處于長時間失控過速時，為避免損壞設(shè)備，運(yùn)行人員可以采取某些手動措施，如手動關(guān)閉導(dǎo)葉和加大輪葉開度，下落尾水事故閘門，都可以降低機(jī)組過速轉(zhuǎn)速或縮短過速時間。但應(yīng)注意在過速情況下開大葉片轉(zhuǎn)角β和下落尾水事故閘門時會引起機(jī)組強(qiáng)烈振動。
　　4.4端子松動而引起的故障已有過不少的先例，特別是在機(jī)組里面的接線箱，由于機(jī)組開停機(jī)、加減負(fù)荷時都會振動較大，對接線端子會有一定的影響。所以建議機(jī)組維護(hù)人員加強(qiáng)對接線端子的維護(hù)。

參考資料：
1、《水電站機(jī)電技術(shù)》第27卷第1期《飛來峽微機(jī)調(diào)速器存在問題分析及對策》作者：林漢偉、陰新華
2、奧地利MCE公司有關(guān)技術(shù)資料