發電電動機推力瓦壓力監測功能優化

鄒志偉，彭 寶，張文魁

（北京十三陵蓄能電廠，北京 102200）

發電電動機推力瓦壓力監測功能優化

鄒志偉，彭 寶，張文魁

（北京十三陵蓄能電廠，北京 102200）

十三陵電廠推力瓦磨損較為嚴重，高壓油頂起油池出現劃痕造成運行壓力降低，在高壓油頂起壓力供油管路安裝一個壓力開關進行監視，為單一元件控制，機組啟動過程中，壓力開關常開節點接通，程序判斷壓力滿足后繼續執行，但壓力開關僅能進行定性監視，不能定量測量，無法跟蹤推力瓦磨損情況；壓力開關供油口僅為0.5 mm，一旦異物堵塞將造成機組啟動失敗事件，因此，優化高壓油頂起系統二次監視功能顯得尤為重要。

推力瓦；高壓油頂起；壓力開關

0 引言

十三陵電廠于1988年底開始籌建，1990年12月，國家計委以計工－（1990）1797號文批準電站開工建設。1995年12月20日第1臺機組發電，以后每半年投產1臺機組，1997年6月28日第4臺機組投產，電站4臺機全部投入生產運行。

十三陵電廠4臺機組為立軸混流可逆式水輪發電機組，采用半傘式結構，額定轉速500 r/min，瞬態飛逸轉速725 r/min，穩態飛逸轉速681 r/min，采用發電機組和主變壓器單元接線，發電機組出口電壓采用13.8 kV,同期開關設在主變高壓側，并設有五極換相刀閘，每兩臺發電機組共用一條單母線，兩條單母線之間不設母聯開關，有兩條220 kV出線接入昌平500 kV變電站。

其軸承系統分為發電機導軸承、發電機推力/下導軸承、水輪機導軸承3部分，發電機上導軸承、發電機推力/下導軸承、水輪機導軸承油循環系統均采用體外強迫循環，自動控制油泵起停，每臺發電機推力/下導軸承系統配備1臺高壓油頂起交流油泵、1臺高壓油頂起直流油泵，交流泵作為主泵運行，當高壓油頂起壓力不滿足時，直流泵啟動。2005～2008年完成了電廠首輪4臺機組的A級檢修，但僅對推力瓦瓦面進行修復處理，2013～2015年4臺機組B級檢修過程中，發現推力瓦瓦面出現不同程度劃痕，影響高壓油頂起系統運行，在機組運行過程中曾出現因高壓油頂起壓力允許信號不滿足造成機組啟動不成功的事件。高壓油頂起壓力允許信號僅由壓力開關送出，只能進行定性判斷，不能進行定量分析，且一旦出現壓力開關本身故障，也會造成機組啟動過程中高壓油頂起壓力信號不滿足，機組啟動不成功。

1 運行現狀

十三陵電廠4臺機組經過2005～2008年機組A級檢修對推力瓦進行修復后，經過近10年的運行，推力瓦磨損較為嚴重，鏡板下表面也有一定的磨損，鏡板及推力瓦已經達不到設計時的平面光潔度，高壓油頂起泵啟動時，高壓油頂起泵出口壓力表壓力下降明顯，單臺泵已不能滿足高頂壓力定值要求，特別是3號機組在啟機和停機過程中高壓油頂起系統兩臺泵同時啟動，頂起穩定壓力穩定在11 MPa左右，低于3號機組高頂壓力開關12 MPa定值，為保證機組正常啟動，電廠和發電機生產廠家共同研究計算，將高壓油頂起壓力定值由12MPa調整為10MPa，在保證機組正常運行的前提下，確保發電機不會因高壓油頂起油膜建立不良造成推力瓦燒損。4臺機組高壓油頂起泵運行壓力如表1所示。

表1 高壓油頂起運行壓力統計表單位：MPa

在2013～2015年機組B級檢修過程中，對4臺機組推力瓦瓦面進行檢查，對比4臺機組推力瓦瓦面磨損情況，發現1號機組、2號機組推力瓦瓦面磨損較輕，3號機組、4號機組推力瓦瓦面磨損較為嚴重，推力瓦瓦面磨損情況如圖1、2所示。

圖1 3號機組推力瓦磨損

圖2 4號機組推力瓦磨損

高壓油頂起壓力允許信號由一個壓力開關送出，當壓力達到高壓油頂起壓力定值12 MPa時，壓力開關常開節點閉合，高壓油頂起壓力滿足信號返回，機組開機過程中，只有收到壓力滿足信號，監控系統開機流程才會繼續執行下一步操作。

2 優化方案

十三陵電廠4臺機組推力瓦磨損較為嚴重，特別是3號機組、4號機組高壓油頂起壓力下降較為明顯，且如需更換單個推力瓦，需在機組A級檢修、轉子吊出的情況下方可進行，否則無法對所更換的推力瓦高程及水平進行準確測量，使得更換后的推力瓦與其他推力瓦存在高程差、水平差，造成鏡板和推力瓦燒損，機組事故擴大。為此，經過綜合分析比較，電廠決定將高壓油頂起壓力上送至監控系統，實時監視高壓油頂起運行壓力，并設置報警值，通過高壓油頂起壓力間接監視推力瓦磨損情況，一旦推力瓦磨損情況加劇，造成高壓油頂起壓力低于報警值，監控系統將會立即出現高壓油頂起壓力低報警，確保值班人員能夠及時采取有效措施，避免損傷推力瓦，并準確判斷缺陷部位。

同時，為避免高壓油頂起壓力開關故障造成機組啟動不成功事件的發生，增加一個高壓油頂起壓力開關，采取并聯的方式，同時，將壓力變送器上送信號在水輪機控制PLC內與壓力開關上送的壓力允許信號并聯，通過采取不同工作原理的壓力傳感器，避免高壓油頂起壓力允許信號返回失敗。

3 方案實施

（1）加裝分油器

為將高壓油頂起壓力變送器、2個壓力開關接至高壓油頂起母管，現場在原高壓油頂起壓力開關供油管路的基礎上，加裝高壓油頂起壓力監視裝置分油器，分別給壓力開關、壓力變送器供油，分油器外形尺寸圖如圖3所示，其中16（接頭6）上接壓力變送器。

圖3 高壓油頂起壓力監視裝置分油器外形尺寸圖

（2）高壓油頂起壓力開關采用并聯方式

將高壓油頂起壓力開關常開接點采用并聯方式接線后，再上送至水輪機控制系統。

（3）壓力開關與壓力變送器控制邏輯

將壓力變送器的數值送入水輪機控制系統PLC內參與程序判斷，壓力開關允許信號與壓力變送器允許信號并聯，并將壓力變送器壓力滿足定值設為10 MPa，控制程序修改如圖4所示。

圖4 高壓油頂起壓力開關與壓力變送器控制邏輯圖

（4）監控系統增加高壓油頂起壓力監視信號

將4號機組高壓油頂起壓力變送器信號上送至監控系統，并在監控系統增加壓力信號顯示及報警，在4號機組高壓油頂啟泵運行時，壓力低于10 MPa時報警，提醒值班人員加強監視，在必要時及時采取措施處理。監控系統壓力顯示如圖5所示。

圖5 高壓油頂起壓力顯示

4 總結與展望

通過加裝壓力開關及壓力變送器，優化壓力開關、壓力變送器控制邏輯、并將高壓油頂起壓力上送至監控系統，使在線監視機組推力瓦磨損情況成為可能，為分析機組抽水啟動過程中啟動力矩提供了技術手段，同時，修改壓力開關與壓力變送器控制邏輯，使機組啟動過程中高壓油頂起壓力滿足信號由單一元件改為不同工作原理的多元件上送，徹底避免了因機組高壓油頂起壓力不滿足而造成啟動不成功事件的發生。

[1]張 宏,武中德.三峽機組推力軸承高壓油頂起系統[J].水電站機電技術,2007（05）:17-18，21.

[2]肖先照.立式水輪發電機推力軸承高壓油頂起裝置[J].上海大中型電機,2014（04）:19-21.

[3]高天德.水輪發電機推力軸承高壓油頂起裝置的設置和應用[J].大電機技術,1990（06）:15-20.

TV737

：B

：1672-5387（2017）03-0057-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.03.018

2016-10-09

鄒志偉（1982-），男，工程師，從事抽水蓄能電廠生產運行及維護檢修相關工作。