某#5 機組抽水調相運行時跳機故障原因分析與處理

張國洋

（廣東蓄能發電有限公司，廣東 廣州 510950）

0 引 言

廣東蓄能發電有限公司坐落在廣州市從化區呂田鎮，共有8 臺水泵水輪機組，總裝機容量2 400 MW。機組的主要功能是抽水蓄能發電。抽水蓄能機組共有5種狀態：停機狀態、發電狀態、抽水狀態、發電調相狀態和抽水調相狀態。抽水蓄能機組既可以向電網系統發出有功、無功，也可以吸收電網系統的有功、無功。抽水蓄能機組在電網中有著調峰填谷、事故備用、穩定系統電壓以及配合大型機組做甩負荷試驗等功能。如果運行中的機組跳機，會對電網的安全穩定運行造成一定的影響，因此對機組跳機的故障處理的分析顯得尤為重要。

1 故障情況簡要介紹

2019 年11 月18 日00:19，廣東中調啟動#5 機組CP 工況，成功并網。機組CP 工況穩態運行時，吸收無功的范圍為-160～+80 MWar，吸收有功約為4 MW。吸收無功的多少根據廣東中調的要求執行。

04:58 廣東蓄能發電有限公司上位機出現機組上下迷宮環水流量丟失、振動成組故障、水導擺度告警。值班員查看模擬圖發現，#5 機組CP 穩態運行時水導振動較大，各軸承瓦溫有上升趨勢。值班員將相關的信息匯報值班長，同時持續跟進#5 機組CP 工況的運行情況，及時關注振動、溫度的變化趨勢，并于05:06觀察到機組振動值較高且有上升的趨勢時，向廣東中調申請換機。

05:10#5 機組水導振動增大至跳機值，保持時間超過15 s，#5 機組跳機。

#5 機組CP 工況穩態運行時跳機后，值班人員啟動事故事件匯報流程，并進廠房開展故障處理。現地檢查一次設備狀態、機組轉速、注油泵啟動、球閥導葉關閉、各刀閘位置狀態、各液壓閥門位置狀態是否正確。經過現地檢查確認一次設備狀態正常后，正式進入#5 機組CP 穩態運行跳機故障分析處理階段。

2 故障原因分析

本次故障采用的故障分析模型為“5WHY”分析法，也可稱之為根本原因分析法。“5WHY”分析法是對一個問題點連續以5個“為什么”自問，以追究其根本原因。雖為5 個為什么，但使用時不限定只做“5 次為什么的探討”，主要是必須找到根本原因為止。有時可能只要3 次，有時也許要10 次甚至更多次。圖1 為“5WHY”分析法模型圖。

圖1 “5WHY”分析法模型圖

2.1 本次故障處理分析思路

#5 機組CP 工況跳機后，故障處理主要從兩個方面展開分析：一方面是根據機組跳機前設備出現的報警及現場觀察到的現象進行分析；另一方面是根據廣東蓄能發電生產管理系統eventlog 信息進行分析。

從#5 機組CP 工況跳機前設備出現的報警及現場觀察到的現象進行分析。#5 機組跳機前，#5 機組已在CP 運行接近5 h，跳機前10 min#5 機組出現水導振動、擺度等相關報警，并各軸承、軸承油的瓦溫都有一定程度的升高但還未達到報警值，因此未上報警站，直至水導擺度（見圖2）達到跳機值，延時15 s 后跳機。故障后查看#5 機組各導軸承振動有明顯的增大，各導軸承瓦溫、油溫均有明顯上升。根據該現象，判斷可能原因為各軸承瓦及其相關部件松動或者水泵水輪機軸線發生偏移，導致機組運行時擺度、振動增大，進而引起瓦溫、油溫升高。按照現象分析，可能存在這種原因，但是否最終原因還需進行試驗驗證或者機組退備后進行檢查。具體如何處理措施還需進行詳細分析，防止盲目決策造成更嚴重的后果。

圖2 #5 機組水導擺度曲線

對#5 機組CP 工況運行前后eventlog 信息進行分析，#5 機組CP 運行后期，#5 機組頻繁出現轉輪室水位高、非常高信號并短暫復歸的報警，該報警不上報警站。正常機組CP 工況運行時，轉輪室水位在轉輪以下位置[3]。隨著轉輪室氣體的變化，轉輪室水位會有一定程度的變化。當轉輪室水位升高時，壓水保持進氣電磁閥開啟給轉輪室補氣，轉輪室水位降低至正常水位后，壓水保持進氣電磁閥停止給轉輪室補氣。#5機組跳機后，查看機組CP 工況正常運行時吸收有功為4 MW，跳機前15 min 吸收有功為20 MW，跳機前 5 min 吸收有功54 MW。機組CP 運行時吸收有功增大無報警，不上報警站。查看eventlog 發現，機組出現轉輪室水位高、非常高報警時，壓水保持進氣電磁閥開啟命令發出后，該電磁閥未再進行動作，與正常運行時不符。由此可以分析，此次故障時壓水保持閥本身可能存在問題，但是否因為壓水保持閥本身的原因導致此次跳機還需進行驗證。

2.2 本次故障處理過程

經過原因分析后，初步確定各導軸承瓦及相關部件松動或者水泵水輪機軸線發生偏移，以及壓水保持進氣電磁閥故障引起的機組CP 運行時補氣不足，導致轉輪室水位上升，進而振動擺度增大，可能導致機組跳機。

對于各導軸承瓦及相關部件松動或者水泵水輪機軸線發生偏移的可能原因，因排查此原因需要機組退備排水進行詳細檢查，檢查時間至少需要7 天。考慮到7 天時間對于公司考核指標的要求，該項檢查不首先做，待其他原因排查完畢后再最終確定此項目的檢查情況。

對于壓水保持進氣電磁閥故障的情況，實施安全措施后對該電磁閥試驗，發現該電磁閥開啟的命令發出后，進氣管路無明顯的氣流聲，壓水氣罐的壓力也未見明顯的降低。現地將該電磁閥更換后再次進行試驗，進氣管路有明顯的氣流聲，壓水氣罐的壓力也有明顯的降低。拆解該電磁閥后發現，#5 機組壓水保持進氣電磁閥閥桿處缺少了電磁閥線圈的限位螺母，導致#5 機組壓水保持進氣電磁閥不能正確動作，進而不能及時補氣。

經分析，跳機原因初步分析為#5 機組CP 運行時壓水保持進氣電磁閥故障，導致尾水水位上升至轉輪位置引起轉輪甩水，進而有功增大，振動及擺度隨之增大，導致機組跳機。

鑒于檢查軸瓦及軸線的工期較長，影響考核指標，為進一步排除原因，在更換壓水保持進氣電磁閥后，對#5 機組進行單步升速試驗，觀察各轉速狀態下的振動、擺度、溫度等參數是否正常，以驗證機組軸瓦及軸線是否有問題。經過單步升速試驗，發現#5 機組升速過程中各項參數正常，遂將#5 機組交回系統備用。#5 機組交回系統備用后，多次啟動機組發電、抽水、抽水調相等工況，運行均正常。

為徹底排除利用#5 機組軸瓦及軸線的問題，利用#5 機組檢修窗口進一步檢查#5 機組軸瓦及其相關部件、軸線的狀態，檢查結果均正常。

3 結 論

通過本次故障處理，可總結如下經驗：分析故障原因時，要全面排查故障發生時的現象及信息，根據情況制定針對性的原因分析方向；處理故障時不盲目進行決策，要根據排查原因的難易程度逐個進行排查。