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1、522007年6月水电厂自动化第2期总第112期机组测速装置引发的故障分析及改进对策刘胜(湖北天堂抽水蓄能有限公司湖北省罗田县438600)【摘要】简述天堂抽水蓄能电厂机组转速测量以及因测速装置故障引发的一些问题,对暴露出的问题进行了详细分析,并提出了一些改进对策。【关键词】天堂抽水蓄能电厂调速器残压测频齿盘测频机组制动空气围带【数据库分类号】SZ06现代微机调速器对机组转速的测量一般采用残压测频和齿盘测频两种方式。残压测频回路的信号源取自发电机的电压互感器。当发电机为额定电压时,电压互感器输出为100V,当发电机没有励磁时,因发电机有剩磁
2、而造成的残压也能使电压互感器有0.7V～2V的电压输出,其频率与机组频率相同。因而残压测频回路应保证其输入信号电压在电压互感器的电压输出范围内都能正常工作。齿盘测频回路(speedsignalgenerator,俗称SSG),主要由齿盘、磁头、脉冲频率测量回路组成。测频回路的信号源来自齿盘和磁头线圈产生的电脉冲信号。钢质齿盘固定在发电机主轴上,与机组同轴旋转。磁头是一个以U形永久磁钢为铁芯的线圈,固定不动。铁芯端部与齿盘间隙很小,一般在0.5mm～1mm之间。当机组旋转时,钢质齿盘与主轴一同转动,磁头的磁路不断被齿盘的齿凸、齿凹闭合、断开,
3、磁头线圈中的磁通随之发生相应变化。在线圈中产生呈三角波形的感应脉冲电压,其频率与机组转速成正比。机组转速的测量在机组自动控制中起着非常重要的作用。如在机组启动过程中,机组转速信号作为负反馈信号参与机组的转速控制;在停机过程中,机组转速信号又控制机组电气制动和机械制动的可靠投退,保证机组能够完全到达静止状态。0概述天堂抽水蓄能电厂(以下简称天蓄电厂)位于湖北省罗田县境内的天堂河上游,安装两台35MW(抽水44MW)可逆式水泵水轮发电电动机组,总装机容量7万kW。于2001年5月正式投产,2003年5月实现“无人值班”(少人值守),运行人员搬迁
4、至距现场50多km的县城值班,现场只有少量维护人员。2005年8月29日,由于线路遭遇雷击,天蓄电厂1号机组甩负荷,在停机过程中,机组振动偏大,齿盘测速装置的磁头损坏,发电机组按既定控制程序进行停机操作,造成空气围带磨损。1机组转速测量及其信号输出分析天蓄电厂调速器电气部分采用奥地利MCE公司的MIPREQ2DGC2600C数字式调速器。机组转速测量方式也分为两种:一种为机端PT残压测频,另一种为齿盘测速装置。这两种方式测得收稿日期:2006211213。·技术交流·刘胜机组测速装置引发的故障分析及改进对策53的速度信号同时输入到调节器,调
5、节器按预定的程序取其一种用于实时控制:机组转速小于30%Ne时,取用SSG速度信号,机组转速大于30%Ne后,自动切换为机端PT残压测频。机组转速测量原理如图1所示。齿盘测速装置的齿盘安装在发电机延伸轴上,齿盘齿数为152齿,额定转速为157.9RPM,额定频率为400Hz,产生的脉冲电压信号直接输入到频率采集模块。齿盘测速装置具有高可靠的零转速(蠕动)检测功能。调节器根据采集的转速信号经内部逻辑判断后,输出部分转速信号的开关图1机组转速测量原理图量:n<1%机组零转速(蠕动)检测;n<10%机械制动与电气制动联合制动时,控制机械制动的投入
6、;n<35%机械制动单独制动时,控制机械制动的投入;n<60%控制电气制动的投入;n>95%控制励磁系统投入;n>98%控制同期装置投入;n>110%电气过速报警;n>140%电气过速跳闸。机组转速n<1%信号在调节器内部通过CREEP逻辑模块进行判断:当齿盘测速装置采集的两个脉冲的时间间隔大于0.5s,该信号逻辑为真,否则为假。其余转速信号是电调采集机组频率后通过内部THRESHOLD逻辑进行比较判断,然后输出的。当齿盘测速装置出现故障,如磁头损坏或脉冲频率测量回路故障时,不论电调柜采集到的机组频率是多少,机组转速n<1%信号都会输出,且
7、不影响其它转速信号输出。2机组制动控制逻辑分析天蓄电厂机组制动分电气制动和机械制动,根据机组运行工况进行联合制动或机械制动单独制动。在停机过程中,当机组转速n<60%时,监控系统向机组励磁系统发出投入电气制动命令,对机组进行电气制动,在机组转速n<1%时电气制动自动退出。下面主要就以下3种工况停机过程中机械制动投入的情况进行分析,机械制动投入的前提条件是蝶阀(主进水阀)全关或导叶全关且机组转速必须小于35%。在蝶阀全关和导叶全关这两个条件中,由于导叶关闭速度远快于蝶阀关闭速度,这样导叶全关信号都较蝶阀全关信号先出现。2.1发电转停机由电气制
8、动与机械制动进行联合制动。当机组转速n<35%时,如果电气制动无法投入或高压油减载油压低,那么监控系统会发出机械制动投入命令;当机组转速n<10%时,不论电气制动投入与否,都会发
