龔嘴電站1F機組壓油泵啟動電流過大分析及處理

劉 昆,代華瓊,羅 旭,肖 林

(國電大渡河流域水電開發有限公司,四川 樂山 614000)

龔嘴電站1F機組壓油泵啟動電流過大分析及處理

劉 昆,代華瓊,羅 旭,肖 林

(國電大渡河流域水電開發有限公司,四川 樂山 614000)

主要對龔嘴電站機組壓油泵啟動電流過大的原因進行分析論證,通過不斷的試驗加上理論分析,最后找到了啟動電流過大的原因,并提出解決方法,為龔嘴電站后期壓油裝置改造提供了可靠的科學依據。

壓油泵;啟動電流;卸載閥;軟啟動器;安全閥;止回閥

1 引言

龔嘴電站上廠運行人員巡屏時發現簡報窗口有多次“1F機旁動力屏電流Ia、Ib、Ic越高限、越高高限”報警信息,查看1F機旁動力屏相電流Ia、Ib、Ic高限報警為320A,高高限報警為350A。機旁動力屏大負荷為機組壓油泵,機組1、2號壓油泵電源分別取自1F機旁動力屏I段、II段,檢查核實每次報警時間均是在機組壓油泵啟動時。運行人員對龔嘴電站上廠1號發電機組～4號發電機組壓油裝置參數及運行工況進行普查,數據如表1、表2:

表1

表2 軟啟動器定值

相應參數說明如下:

額定電機電流:電機銘牌上指示的電機額定電流值;

限制電流:電機啟動時最大電流值。以百分比表示,限制電流值=額定電機電流×限制電流(%);

加速斜坡時間:啟動力矩在初始啟動力矩到額定力矩之間的上升時間,即加速過程中力矩斜坡的梯度;

初始啟動力矩:電機啟動時的初始力矩;

停機類型選擇:b為制動停機,如果存在相當大的慣性,起動器在電機中產生一個制動力矩,以此使電機減速,f為自由停車,起動器不向電機施加力矩;

定子損耗補償:在出現力矩振蕩的情況下,應逐步降低這個參數的值,直至設備正常運行為止。

2 各部分原理及相關配合試驗

因為1號發電機組壓油裝置啟動時電流波動較大,所以下面以1號發電機組壓油裝置為例進行分析說明:做啟動試驗時,發現1號發電機組1號壓油泵從啟動到額定轉速有兩個波峰電流,分別為180A和320A(如圖1),2號壓油泵與1號壓油泵基本相同,波峰分別為190A和280A。

2.1 軟啟動原理

軟啟動器實際上是一個調壓器,啟動電機時,改變輸出的電壓,龔嘴電站機組壓油裝置軟啟動器為施耐德ATS48系列,屬于晶閘管式軟啟動器,其主回路由三對反并聯晶閘管組成,將異步電動機接入晶閘管組成的三相交流調壓回路(圖2)。啟動電機時,控制電路調節晶閘管觸發角,使定子繞組端電壓由設定值開始逐漸爬升至全電壓。這樣異步電動機將在較小的啟動電流下由停機開始平穩升至額定轉速,缺點是啟動時間長且啟動初始力矩小(圖3)。

圖2

圖3 斜坡啟動

2.2 龔嘴電站1號發電機組壓油泵軟啟動器參數及試驗

在油泵啟動過程中,對電機最大啟動電流的變化關聯密切的為加速斜坡時間和初始力矩,現通過調整軟啟動器的參數來改變最大啟動電流,試驗結果如表3、表4:

表3 1號發電機組1號油泵的試驗結果

表4 1號發電機組2號油泵的試驗結果

在上述試驗中,1號油泵通過更改軟啟動器中的加速斜坡時間和初始力矩,很難滿足大幅度減小最大啟動電流的要求;2號油泵只是更改了加速斜坡時間,就能較為理想的減小最大啟動電流。很顯然,通過調整加速斜坡時間可以改變最大啟動電流,但并不是都有效。

2.3 卸載閥的工作原理

卸載閥的作用是為油泵啟動時減輕泵在啟動過程中的啟動力矩,從而減小啟動電流。當壓油泵啟動時首先將回油箱透平油打入卸載閥活塞下腔,此時活塞上腔無壓力油,壓油泵輸出的壓力油克服彈簧阻力使活塞上移排油,同時另一路油通過卸載閥殼體上的節流塞孔進入活塞上腔,活塞上部面積大于下部面積,壓油泵在不斷輸出壓力油時,活塞上部壓力不斷上升,當大于活塞下腔壓力時,上部活塞在壓力油的作用下克服下部彈簧壓力致使下部活塞向下移動,關閉卸載油口,使壓油泵向壓油罐進行打油。卸載閥的卸載時間長短是通過節流塞孔徑大小控制活塞上腔壓力升高快慢實現的。

2.4 卸載閥關閉時間調整試驗

壓油管路中對電機影響最大的部位是機械部分的卸載閥,通過調整卸載閥的進油孔徑,進而調整其卸載時間,2臺油泵的初始卸載時間分別為3s和7s,調整卸載時間后試驗結果如表5:

表5

經過試驗比較發現,當卸載閥關閉時間適當延長,接近壓油泵從啟動到額定轉速的時間時,油泵啟動工況最好,啟動電流較合理。

3 油泵電機啟動電流大的原因分析

機組油泵打油加壓的過程為“PLC控制油泵啟動→軟啟動可控硅導通→卸載閥打開→油泵達到額定轉速→卸載閥關閉→逆止閥打開→壓力油進入油罐”。所以影響油泵啟動電流有以下幾個原因:

1)軟啟動器參數不合理;

2)電機或油泵旋轉部件發卡;

3)卸載閥開啟及關閉時間不合理或老化發卡無法正常啟閉;

4)逆止閥不能正常工作。

經過試驗,1號發電機1號壓油泵出口逆止閥能正常開啟和關閉,電機或油泵旋轉部件無發卡現象,以上兩點不作為此次分析的原因。我們主要從軟啟動的啟動力矩和加速斜坡時間、卸載閥開啟關閉時間進行分析。壓油泵啟動時,通過軟啟動器設定初始啟動力矩和加速斜坡時間,從而控制啟動電流,而電機未到達額定轉速時,通過卸載閥減小電機輸出端反作用力,相當于減小啟動過程中的負載,起到減小電機啟動電流。所以從理論上分析,加速斜坡時間越長、初始力矩小,油泵啟動電流就越小。卸載閥的關閉時間是通過調整節流塞孔徑實現,當孔徑越小,關閉時間越長,理論上當電機從啟動到達額定轉速的時間與卸載閥關閉時間一致時,電機啟動電流最小。

從1號壓油泵試驗數據得知啟動力矩和加速斜坡時間、卸載閥開啟關閉時間會相互影響,當1號壓油泵將加速斜坡時間改小后反而出現電流下降的現象,與上述加速斜坡時間長啟動電流小的理論結果相反。經過分析,加速斜坡時間短的油管內壓力比加速斜坡時間長上升更快,打開卸載閥時間更快,反而使電機電流變小。同理,較高初始力矩比低初始力矩也會使管內壓力上升更快,打開卸載閥的時間也更快。但是也不能單純調節卸載閥關閉時間,因為節流塞孔徑過小時,卸載閥將無法實現自動關閉,出現油打不上的現象。且通過機械手段調節卸載閥節流塞孔徑不能做到像電氣手段設置參數般準確,而且在使用過程中由于機械振動、位移、異物卡塞、機械老化等原因也會造成節流塞孔徑變化。

4 結語

綜上所述,在油泵達到額定轉速時卸載閥剛好關閉,這樣才能減小壓油泵啟動電流,讓壓油泵在最優工況下運行。這就需要多次試驗調節卸載閥關閉時間、啟動力矩、加速斜坡時間,使之三者關系互相匹配。

第一步,調整卸載閥的關閉時間,將關閉時間調整至最大,啟動泵進行試驗,觀察卸載閥關閉情況,如不能正常關閉,減小卸載閥關閉時間,直至能自動關閉為止。

第二步,提高軟啟動的啟動力矩,使之能快速開啟卸載閥,但不宜過大,過大也會增加啟動電流,建議在25%～70%之間。

第三步,調整加速斜坡時間,觀察調整后電流的變化,理論上如果啟動力矩調整到能最快開啟卸載閥,增加斜坡時間能減小電流。但是實際上調整啟動力矩并不一定能達到最快開啟卸載閥,這就需要降低斜坡時間來滿足要求,需要多次試驗才能得到最優參數降低電流。

由于龔嘴電站壓油裝置機械部分為上世紀70年代設備,經過長年累月運行,各部分均磨損嚴重,特別是卸載閥及其內部彈簧部分更是老化嚴重,在經過以上方法調整后,現龔嘴電站機組壓油裝置基本滿足運行要求。

本次分析為龔嘴電站機組壓油裝置類似缺陷檢查提供了思路,并為將來的設備改造提供了科學依據。

[1]趙洪惠,鄒文華.李家峽水電站調速系統油壓裝置“三閥”改造[J].中國高新技術企業,2013(35):68-70.

[2]龔嘴水電站壓油裝置機械圖[2].1979.

[3]ATS48施耐德軟啟動器說明書[Z].2008.

TV735

B

1672-5387(2017)07-0071-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.07.022

2017-04-27

劉 昆(1989-),男,助理工程師,從事水電站運維工作。