水轮机
水轮机是把水流的能量转换为旋转机械能的动力机械,它属于流体机械中的透平机械。早在公元前100年前后,中国就出现了水轮机的雏形--水轮,用于提灌和驱动粮食加工器械。现代水轮机则大多数安装在水电站内,用来驱动发电机发电。在水电站中,上游水库中的水经引水管引向水轮机,推动水轮机转轮旋转,带动发电机发电。作完功的水则通过尾水管道排向下游。水头越高、流量越大,水轮机的输出功率也就越大。
现对水轮机常见的事故以及应采取的安全设计措施总结如下:
(一)机组过速
由于机组突然甩负荷,导水叶不能及时关闭。机组有异常高速回转声,噪声增大;发电机功率到零,电压升高;转速指示升高。
防护措施:(1)在调速器的控制系统中加装事故配压阀;(2)在机组进水口设置能动水关闭的快速闸门或蝴蝶阀或球阀;(3)冲击式水轮机可装设偏流器防止机组过速,轴流式水轮机可通过增大叶片转角降低过速值;(4)利用定子三相径外接附加电阻短路的电制动停机装置限制过速。
事故处理:(1)当判明机组过速时,如保护拒动,则应手动紧急停机,同时关闭蝴蝶阀或球阀;(2)检查事故配压阀是否则动作,若未动作,则应手动操作,使事故配压阀动作;(3)对于未设置蝴蝶阀或球阀的机组,或关闭蝴蝶阀或球阀无效时,应立即操作进水口的快速闸门,切断水流。
(二)轴承温度升高
由冷却水中断或水压降低;冷却水管堵塞、管道内进入空气等;润滑油系统堵塞、漏油,油泵运行正常等;油质不合格等原因造成。
设计措施:(1)检查冷却水系统,必要时投入备用冷却水;(2)检查润滑油系统,如过滤器堵塞则应切换或清扫,若油泵运行正常则切换至备用油泵;(3)取油样化验,油劣化则应停机换油。
(三)发电机温度过高
由发电机过负荷超过允许的时间范围;三相电流严重的不平衡;通风冷却系统故障;定子绕组局部短路或接地;定子铁心绝缘损坏,形成涡流损耗增大。等原因。造成定子绕组和定子铁心局部过热;电流表指示超限;过负荷保护动作;发电机温度超限发信号等。
设计措施:发电机超负荷运行,则迅速减少负荷;如定子三相电流不对称,则查明原因迅速消除;冷却水中断,应迅速停机;部分冷却器堵塞,应维持在低负荷运行,迅速排除故障。
(四)发电机着火
由于定子绕组匝间或相间短路;发电机长时间超负荷,温升超过允许值;雷击或过电压引起绝缘损坏;转动部分有部件损坏,刮伤定子绕组,引起短路;电容电流过大或时间过长;并列误操作等原因造成。
设计措施:紧急停机;打开发电机消防用水阀门进行灭火;灭水过程中应关闭发电机冷、热风口,保持风洞密封,严禁用泡沫灭火器或砂子、石灰进行灭火
水轮发电机
水轮发电机时指以水轮机为原动机将水能转化为电能的发电机。水流经过水轮机时,将水能转换成机械能,水轮机的转轴又带动发电机的转子,将机械能转换成电能而输出。是水电站生产电能的主要动力设备。7 d3 k0 U0 @) U6 T! x, U. c由于水轮机发电机组的结构比较复杂,有机械部分、电气部分以及油、气、水系统,它受系统和用户运行方式的影响,还受天气等自然条件影响。容易发生故障或者不正常运行状态。某一次故障可能是一种偶然情况,但对整个机组运行来说又是一种必然事件。运行人员应从思想、技术、组织等各个方面做好充分准备。
% A& ?$ R4 J# g; q$ ?(1)运行人员平时应加强理论学习,尽可能掌握管辖设备的工作原理和运行性能。
& _4 B+ u- ^9 Q" T' H/ i(2)运行人员应熟悉各设备安装为止,各切换开关、切换片位置。
. O) x) q. [" @2 Z' k7 I$ T$ T(3)运行班组应针对各种主要故障制定事故处理预案并落实到人。3
(4)运行现场应准备必要的安全防护用具及应急工具。
(5)运行人员应由临危不乱沉着应对的心理素质。
6 U0 \# e g' o0 s7 M' X一、发电机的异常运行及处理
发电机在运行过程中,由于外界的影响和自身的原因,发电机的参数将发生变化,并可能超出正常运行允许的范围。短时间超过参数规定运行或超过规定运行参数不多虽然不会产生严重后果,但长期超过参数运行或者大范围超过运行参数就有可能引起严重的后果,危机及发电机的安全应该引起重视。
1、发电机过负荷
运行中的发电机,当定子电流超过额定值1.1倍时,发电机的过负荷保护将动作发出报警信号。发电机定子电流超过额定值;当定子电流超过额定值1.1倍时,发电机的过负荷保护将动作发出报警信号,警铃响,机旁发“发电机过负荷”信号,计算机有报警信号;发电机有功、无功负荷及转子电流超过额定值。
发电机转子一点接地
发电机转子接地有一点接地和两点接地,转子接地还可分为瞬时接地、永久接地、断续接地等。发电机转子一点接地时,因一点接地不形成回路,故障点无电流通过,励磁系统仍能短时工作,但转子一点接地将改变转子正极对于地电压和负极对于地电压,可能引发转子两点接地故障;继而引起转子磁拉力不平衡,造成机组振动和引起转子发热。
处理:检查转子一点接地信号能否复归,若能复归,则为瞬时接地,若不能复归,并且转子一点接地保护正常,则为永久接地;利用转子电压表,测量转子正对地、负对地电压值;(如发现某极对地电压降至零,另一极对地电压升至全电压,说明确实发生一点接地。检查励磁回路,判明接地性质和部位;如系非金属性接地,应立即报告调度设法处理,同时作好停机准备;如系金属性接地,应立即报告调度,启动备用机组,解列停机。注意:通常来说,检查处理时间大致为2小时,否则应停机处理。
发电机温度过高:
发电机在运行中,如果定子、转子或者铁心温度超过规定值,应该及时检查处理。
发电机着火(1)现象:发电机可能出现事故光字,蜂鸣器响,有关保护动作。发电机有冲击声或嗡嗡声。机组可能自动事故停机。发电机上部盖板热风口或密闭不严处冒出明显的烟气、火星或有绝缘烧焦的气味。(2)处理确系着火而未自动停机,应立即手动断开发电机的出口断路器并灭磁,紧急停机。. 确认发电机断路器,灭磁开关已断开,已无电压后,戴上绝缘手套,开启机组消防水进水阀进行灭火。发电机着火时不准破坏发电机的密封,不准用沙和泡沫灭火器,严禁打开风洞门及盖板,严禁进入风洞。到水车室检查是否有漏水情况,确定给水情况。火被完全扑灭后,停止给水,并作好检修安全措施。灭火后进入风洞,必须戴上防毒面具。灭火措施必须果断、迅速,防止事故扩大或引起人员中毒、烧伤、触电等,并遵守有关消防工作手册的规定。
调速系统
原理:
将水轮发电机组的实际转速与给定值进行比较,转速偏差信号经调速器变换以后,产生一个能消除这个转速偏差的调节作用即接力器的位移,从而保证机组(交流电频率)稳定运行。调速器工作基本环节:测速--信号综合及放大--反馈
功能:
进行机组的正常操作(启停机、增减负荷等)
保证机组安全运行(事故情况下紧急、安全停机)
实现机组经济运行(转浆式机组双调节)
分类
按调速器各部件工作原理分:机械液压 电气液压
按调节规律分:比例积分(PI调节) 比例积分微分(PID调节)
按调速器执行机构数目分:单调节 双调节
主要设备:
调速器 油压装置 漏油装置等
油压装置
油压装置是向水轮发电机的调速系统供给压力油的能源设备
漏油装置
漏油装置的作用是收集调速系统各处的漏油及液压操作元件的排油和漏油,并借助油泵将漏油箱中的油送回到油压装置的回油箱中。
调速器一般由飞块组合件,调速弹簧和操纵机构组成,它是根据柴油机的负荷变化,自动地调节喷油泵的供油量,以保证柴油机在各种工况下稳定地运转。
调速器常见故障及处理如下:
1开机不成功
1)接力器锁定没有打开。
2)紧急停机电磁阀没有复归。
3)滤油器堵塞,压降太大。
4)事故配压阀、重锤关机误动或卡阻。
1)检查锁定是否拔出,机旁应设置锁定投/拔指示灯。
2)用手动方式复归检查确定。
3)检查滤油器进出油口压差,清洗或更换滤网;如果滤网破损应拆洗阀块和冲洗油管路。
4)检查事故配压阀和重锤关机的电磁和液动先导控制阀是否误动,用手动方式复归;如果排除先导控制阀,应拆洗事故配压阀活塞或重锤关机的插件,尤其应注意液阻节流孔。
2开机和运行中高频振荡或振动
1)机组首次充油或停机时间较长且关闭总供油阀,液压系统进入空气。
2)主配压阀高程比油压装置回油箱低,布置不合理。
3)主配压阀放大系数过大。
1)多次操作主配压阀和接力器,全开→全关,全关←全开,排除内部全部空气。
2)停机时不关总供油阀,长期封油;或在合适位置加装排气阀。
3) 在结构上改善杆件的传递比或衬套的小波动窗口。