關于2號機機械制動投入超時的故障分析

陳哲東，陳勤

（華東桐柏抽水蓄能發電有限責任公司，浙江天臺317200）

關于2號機機械制動投入超時的故障分析

陳哲東，陳勤

（華東桐柏抽水蓄能發電有限責任公司，浙江天臺317200）

對桐柏抽水蓄能機組發電或抽水方向機械制動的投/退邏輯進行了分析，主要討論機械制動投/退的觸發條件以及是否存在高速加閘的可能，結果證明當發生人為誤投入或者機組發電或抽水運行，5%和10%轉速信號未復歸時存在高速加閘的危險。

抽水蓄能機組；機械制動；高速加閘

1 前言

桐柏抽水蓄能機組停機制動由電氣制動與機械制動組成，在正常情況下，電氣制動在低于50%額定轉速時投入，機械制動在轉速低于5%額定轉速時投入。在電氣制動受到閉鎖的情況下，機械制動在機組轉速低于10%轉速下投入。停機制動的作用是縮短停機時間，提高機組的響應能力，同時有效的防止機組蠕動對軸承瓦造成的損壞。而高速加閘是機械制動錯誤投入引發的故障，高速加閘主要發生于機組開機時帶閘運行或機組停機后開關已拉開、導葉全關的前提下，由于機組轉速信號的丟失，機組發出投入機械制動令或人為手動投入機械制動，則機械制動便立即投入，造成機組高速加閘。機組在正常運行時或是機組在較高轉速情況下誤投入機械制動，不僅會嚴重磨損到制動塊，而且會引發火災和其他事故，給機組造成極大的損壞，影響發電機組正常運行。

2 2號機機械制動投入超時的原因分析

2.1.械制動投入邏輯

圖1中IBP_WG_CL表示機組導葉全關信號；GBX_TR_S1/6S/3S/4S/5S表示機組禁止轉停機，水輪機轉禁止，發電調相轉禁止，抽水調相轉禁止，抽水轉禁止流程；IBP_N＜10表示機組轉速小于10%額定轉速；IBN_EXC_EB_ON表示滅磁開關合閘信號；GBX_EBS_ON表示電制動閘刀合閘信號；IBP_N＜5表示機組轉速小于5%額定轉速。

圖1.械制動投入邏輯

如圖1所示，機械制動投入的條件為1）機組的導葉在全關位置；2）機組收到S1,6S,3S,4S,5S的流程指令；3）當機組轉速小于10%，電制動閘刀與滅磁開關未投入或機組轉速小于5%。以上3個條件都滿足時，機組便會發出機械制動投入（LBC_MB_ON）的命令。

圖1中LBC_MB_ON表示機械制動投入命令；OBO_MB_ON_OT表示機械制動投入超時信號。

如圖2所示，當收到機械制動投入（LBC_MB_ON）的命令后未投入機械制動則發出機械制動投入超時（OBO_MB_ON_OT）的命令。

圖2中MECHANCAL BRAKE ON表示機械制動投入；COMMAND FROM CSCS表示從監控系統發來的命令；+SP01-K0219表示從監控系統發來投入機械制動的命令；+GA01-K0147表示機組轉速小于10%額定轉速位置信號；-K1023表示導葉在全關位置信號；-K1030表示機組開關分閘位置信號。

圖2.械制動投入命令

圖3.械制動硬布線部分截圖

如圖3所示，收到監控系統發來投入機械制動的命令后，當硬布線滿足機組轉速小于10%額定轉速、導葉在全關位置，機組開關分閘位置時，投入機械制動。

2.2.障發生時事件列表分析

圖4.件列表1

圖5.件列表2

如圖4與圖5所示，2號機停機令發出后，當2號機開關斷開、導葉在全關位置，上位機報2號機械制動投入超時。從圖上可以看出，導葉在全關位置的時間是07:06:20，機械制動投入超時報警的時間為07:06:41，相差20 s。查閱機械制動流程反饋報警時間為20 s，說明導葉在全關位置條件滿足后，機械制動投入的命令就已發出。

圖6.件列表3

如圖6所示，2號機轉速信號反饋只有“轉速＜10%”和“轉速＜1%”。據2.1內容可知，機組機械制動投入的條件為：1）機組開關在分閘位置；2）機組導葉在全關位置；3）機組轉速小于10%，電制動閘刀與滅磁開關未投入或機組轉速小于5%。可以判斷2號機在停機前轉速小于5%信號未復歸，導致2號機停機時機械制動無投入，造成機械制動投入超時。

查閱2號機停機前的機組轉速小于5%的信號，發現2號機抽水調相開機時，在機組轉速上升后小于5%轉速未復歸。因此判斷2號機機械制動投入超時的原因為：2號機機組轉速小于5%額定轉速信號在轉速上升階段未復歸，導致2號機在停機過程中開關在分閘位置，導葉在全關位置條件滿足后，發出機械制動投入命令。由于硬布線上機械制動投入條件有機組轉速小于10%額定轉速的條件，導致機械制動實際未投入。在20 s延時后，未收到機械制動投入的反饋信號，導致2號機機械制動投入超時。

3 機組發生高速加閘的可能性分析

從上述事件分析得知，此次機械制動投入超時表面上是機械制動投入失敗，實際上是機械制動在機組處于高速運轉時的一次機械制動誤投入，由于條件缺失造成的機械制動投入失敗，說明機組存在高速加閘的危險。機組發生高速加閘情況有2種：1）機組高速旋轉時，機械制動誤投入；2）機組帶閘啟動。

3.1.組高速旋轉時機械制動誤投入

根據2.1得知，機械制動投入的條件為：1）機組開關在分閘位置；2）導葉在全關位置；3）機組轉速小于5%額定轉速；4）機組轉速小于10%額定轉速。機組機械制動自動投入的條件較多，而機組處于高轉速狀態下時，機組的開關在合閘位置，導葉不在全關位置，且兩者同時誤動的可能行較低，故機組機械制動誤投入大多發生在發電或抽水轉停機時，桐柏電廠2號機曾發生過小于5%額定轉速未復歸的現象，故認為機組存在同時發生小于5%和小于10%額定轉速的信號同時未復歸的情況。

圖7.械制動系統部分截圖1

如圖7所示，將+SV10-KA202手/自動進氣閥切至手動位置，將+SV10-KA204手動加排氣閥切至進氣位置，將+SV10-KA203手自動出氣切換閥切至手動位置，氣管路就導通（如粗線所示），風閘便會投入，若是機組處于高速運轉，會造成高速加閘。

3.2.組帶閘啟動

圖8.械制動系統部分截圖2

如圖8所示，機械制動的加閘位置指示為+SY-S101—S108,機械制動分閘指示+SY-S111—S118。當機組8個加閘位置指示同時投入時，機械制動顯示投入狀態；當機組8個分閘位置指示同時投入時，機械制動顯示退出狀態。當機組處于停機穩態時，機械制動處于投入狀態，機組發電或抽水調相開機時才會通過上位機發令復歸機械制動的投入。以發電開機為例，機組出現帶閘運行的狀態為，機械制動裝置本身未退出，但機械制動8個投入位置指示同時復歸，同時機械制動8個退出的位置指示在機械制動裝置未動作時異常投入。分析認為機械制動裝置在開機時未退出發生可能性較大，但發生機械制動8個投入的位置指示同時復歸，且8個退出位置指示在機械制動未動作的情況下異常投入發生的可能性較小，故認為機組發生帶閘發電或抽水調相啟動的可能較低。

3.3.論

機組在高速運行時，有兩種造成機組高速加閘的情況：1）機組在發電或抽水工況運行時，若發生小于5%和10%額定轉速為復歸的現象，機組在發電或抽水工況轉停機時，機組在開關分閘，導葉全關時，機組轉速大約為90%額定轉速，此時會發生機械制動誤投入的現象，造成高速加閘。2）機組在發電或抽水工況運行時，由于人為錯誤手動投入機械制動可造成高速加閘。

4 機械制動投入超時的預防對策

此次2號機機械制動投入超時的原因是由于機組在小于5%轉速信號指示為復歸的情況下由抽水轉停機，造成2號機發出機械制動的命令，又由于機械制動投入的硬布線條件不滿足造成機械制動投入的超時。針對機組轉速信號未復歸現象造成機組機械制動投入超時的問題，本文提出以下對策：

1）機組轉速信號指示會影響機組電器制動、高壓注油泵的啟停，應加強上位機值守人員的對轉速信號的監視；

2）每月的機組定期檢修工作，運維人員應對轉速信號進行檢驗校核；

3）做好機組機械制動投入超時的事故預想。

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TV734

B

1672-5387（2017）09-0038-04

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.09.015

2017-06-19

陳哲東（1991-），男，助理工程師，從事抽水蓄能電站設備運行工作。