唐衛(wèi)平
(湖南省電力公司科學(xué)研究院,湖南 長(zhǎng)沙 410007)
結(jié)合2011年湖南省電力公司科學(xué)研究院對(duì)省內(nèi)統(tǒng)調(diào)水電廠開展的技術(shù)服務(wù)工作,就技術(shù)監(jiān)督網(wǎng)內(nèi)主要水電廠發(fā)生的缺陷及障礙進(jìn)行初步分析,提出了應(yīng)對(duì)措施。
2011年技術(shù)監(jiān)督網(wǎng)內(nèi)水電廠較典型的機(jī)組異常及障礙共計(jì)18臺(tái)次,綜合分析引起機(jī)組異常的發(fā)電設(shè)備的缺陷及障礙的原因有4類。
(1)2011年2月19日,凌津?yàn)┧姀S1號(hào)機(jī)組C修過程中發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)定子線棒槽底墊條、槽襯紙竄出線槽,定子鐵心齒壓條移位等問題。經(jīng)分析,該重大缺陷是由于設(shè)計(jì)、安裝等方面存在先天性缺陷所導(dǎo)致,并在運(yùn)行中逐漸發(fā)展,非突發(fā)性,經(jīng)電廠組織現(xiàn)場(chǎng)檢查討論初步確定機(jī)組可以監(jiān)視運(yùn)行。消除該缺陷的根本辦法是將發(fā)電機(jī)定子鐵心重新收緊,并對(duì)線圈在槽內(nèi)的嵌裝工藝進(jìn)行改進(jìn)。
(2)2011年5月13日,黑麋峰抽水蓄能水電廠2號(hào)機(jī)組消防管出現(xiàn)裂紋,由于機(jī)組消防管取水來自機(jī)組尾水管,處理裂紋需要將尾水管排水后方能進(jìn)行,2號(hào)機(jī)組被迫退出備用。
(3)2011年6月15日,凌津?yàn)┧姀S5號(hào)機(jī)組轉(zhuǎn)輪室環(huán)法蘭焊縫出現(xiàn)滲水,檢查發(fā)現(xiàn)5號(hào)機(jī)組環(huán)法蘭焊縫共20 m左右,其中有16 m范圍出現(xiàn)了大量超標(biāo)裂紋,嚴(yán)重影響機(jī)組安全運(yùn)行,成為影響電廠安全生產(chǎn)的重大安全隱患,機(jī)組被迫申請(qǐng)轉(zhuǎn)臨時(shí)檢修處理。通過現(xiàn)場(chǎng)全面檢查、原因分析和處理方案分析研討,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)試驗(yàn)及模態(tài)仿真計(jì)算結(jié)果,確認(rèn)凌津?yàn)?~9號(hào)機(jī)組排水環(huán)設(shè)計(jì)剛度不足,加之當(dāng)時(shí)加工條件限值導(dǎo)致機(jī)組運(yùn)行工況排水環(huán)振動(dòng)過大,因振動(dòng)引起焊縫的疲勞破壞導(dǎo)致大量裂紋產(chǎn)生。
(4)2011年8月15日,空洲水電廠1T 310斷路器炸裂,開關(guān)柜起火。10.5 kV母差保護(hù)動(dòng)作引起10.5 kV I母失壓,切1G、2G,1T復(fù)合電壓閉鎖低壓側(cè)過流保護(hù)動(dòng)作跳閘。對(duì)故障進(jìn)行原因分析,發(fā)現(xiàn)1T 310斷路器在投產(chǎn)時(shí)受當(dāng)時(shí)條件局限,只能選擇容量小于設(shè)計(jì)值的3000 A的斷路器,運(yùn)行期間由于電流大,接頭發(fā)熱導(dǎo)致溫度偏高,最終發(fā)生炸裂引起開關(guān)柜起火,解決措施為將310斷路器更換為容量為5000 A的隔離刀閘。電廠對(duì)此類問題未引起足夠重視,沒有及時(shí)更換存在先天不足的設(shè)備,導(dǎo)致類似問題再次發(fā)生。2010年8月30日342斷路器真空瓶炸裂導(dǎo)致10 kV II母母差保護(hù)動(dòng)作跳320、332、342斷路器,342斷路器轉(zhuǎn)檢修處理。
(1)2011年3月17日,五強(qiáng)溪水電廠5號(hào)機(jī)組由于差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作引起機(jī)組跳機(jī)。分析原因?yàn)椴顒?dòng)保護(hù)用TA二次回路絕緣擊穿,電流二次回路外絕緣損壞,運(yùn)行中對(duì)地放電導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。
(2)2011年4月7日,空洲水電廠3G漏油泵出口密封損壞,機(jī)組退出備用處理。
(3)2011年4月15日,黑麋峰抽水蓄能水電廠3G勵(lì)磁變電纜間歇性放電,3T不能維持運(yùn)行,3T事故轉(zhuǎn)冷備用處理。
(4)2011年4月15日,碗米坡水電廠3號(hào)機(jī)組3T跳閘。疑為3號(hào)機(jī)組停機(jī)過程中,諧振過電壓引起零序過電壓保護(hù)動(dòng)作跳3號(hào)主變630斷路器。
(5)2011年6月6日,東坪水電廠1號(hào)機(jī)組發(fā)生水導(dǎo)燒瓦事件。經(jīng)分析,水導(dǎo)軸承高壓頂起回路壓力降低,軸承潤(rùn)滑油膜厚度不夠,造成水輪機(jī)主軸與水導(dǎo)軸承瓦發(fā)生干摩擦,是造成水導(dǎo)軸承軸瓦燒損的直接原因。調(diào)查發(fā)現(xiàn):2011年5月29日~30日期間以及2011年6月1日~2日期間,3號(hào)、1號(hào)機(jī)組運(yùn)行時(shí)水導(dǎo)擺度超限報(bào)警信息均較少,從2011年6月5日17:00~2011年6日2:00,1號(hào)機(jī)組運(yùn)行中水導(dǎo)一直頻發(fā)擺度過大報(bào)警soe信息,水導(dǎo)瓦干摩擦已引起水導(dǎo)擺度超限,但未引起重視。對(duì)機(jī)組振動(dòng)擺度過大報(bào)警后運(yùn)行人員如何干預(yù)問題,應(yīng)作出明確規(guī)定并實(shí)施。
(6)2011年8月17日,近尾州水電廠1號(hào)機(jī)組C級(jí)檢修開工,8月22日進(jìn)行轉(zhuǎn)輪盤車時(shí)發(fā)現(xiàn)有異常的金屬撞擊聲。8月27日解體轉(zhuǎn)輪錐形端蓋、泄水錐后,發(fā)現(xiàn)4片槳葉操作機(jī)構(gòu)雙連板圓柱銷的8顆壓板螺栓 (M20×70)有5顆被齊頭剪斷,造成圓柱銷脫出撞擊輪轂發(fā)出異常的金屬撞擊聲。該問題由于及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理正常,避免了運(yùn)行中重大事故的發(fā)生。
(7)白漁潭水電廠7號(hào)機(jī)組在2011年3季度的檢修中,3號(hào)機(jī)組檢修完畢開機(jī)后,發(fā)現(xiàn)槳葉到一定開度后不能繼續(xù)打開,停機(jī)檢查發(fā)現(xiàn)槳葉耳柄與操作架的聯(lián)接螺桿斷裂。經(jīng)檢查分析,聯(lián)接螺桿斷裂的主要原因是由于設(shè)備投運(yùn)時(shí)間長(zhǎng),機(jī)組許多部件存在老化或達(dá)到壽命期限,運(yùn)行幾十年從未對(duì)其進(jìn)行檢驗(yàn)和更換。
(8)2011年9月12日,賀龍水電廠1號(hào)機(jī)正常運(yùn)行中,由于勵(lì)磁調(diào)節(jié)器故障,無功進(jìn)相到-22.8 MV·A,發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)動(dòng)作跳機(jī),后聯(lián)系廠家將勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的板子更換后正常。以往機(jī)組進(jìn)相試驗(yàn)表明,機(jī)組額定負(fù)荷情況下最多只能進(jìn)相-2 MV·A。該問題反映出電廠勵(lì)磁調(diào)節(jié)器可靠性降低,1號(hào)機(jī)組勵(lì)磁調(diào)節(jié)器運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)達(dá)7 a,經(jīng)常出現(xiàn)故障,日常運(yùn)行中需加強(qiáng)對(duì)老舊設(shè)備的檢查和試驗(yàn)檢查,必要時(shí)進(jìn)行更新改造,以確保設(shè)備的安全運(yùn)行。
(9)2011年9月25日,魚劍口水電站3號(hào)機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器故障,勵(lì)磁調(diào)節(jié)器處于失去恒電壓運(yùn)行方式的正常備用工況,造成機(jī)組安全運(yùn)行隱患。分析故障原因?yàn)?一是3臺(tái)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器裝置已運(yùn)行近7 a,各類集成電路板都開始不同程度的老化變質(zhì);二是電站各次大、小檢修均沒有對(duì)調(diào)節(jié)器各類集成電路板進(jìn)行除灰清掃和干燥處理,造成了集成電路板加速老化變質(zhì)。
(1)2011年3月11日、14日,銅灣水電廠3號(hào)機(jī)組連續(xù)出現(xiàn)2次由于調(diào)速器逆功率保護(hù)動(dòng)作造成機(jī)組跳機(jī)。分析原因?yàn)橹髋鋲洪y在運(yùn)行中出現(xiàn)發(fā)卡的現(xiàn)象 (偏關(guān)側(cè)),機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)導(dǎo)葉關(guān)閉導(dǎo)致機(jī)組逆功率保護(hù)動(dòng)作跳機(jī)。
(2)2011年6月15日銅灣水電廠出現(xiàn)2號(hào)機(jī)組由于空冷器冷風(fēng)回路測(cè)溫故障引起機(jī)組跳機(jī),10月5日銅灣水電廠出現(xiàn)3號(hào)機(jī)組由于空冷器熱風(fēng)回路測(cè)溫故障引起機(jī)組跳機(jī),經(jīng)檢查分析原因?yàn)闄C(jī)組溫度保護(hù)邏輯有問題。
針對(duì)上述故障,建議電廠對(duì)水機(jī)保護(hù)邏輯開展全面檢查,對(duì)諸如空冷器冷風(fēng)溫度異常即作用于停機(jī)這樣的保護(hù)合理優(yōu)化,避免機(jī)組非停的發(fā)生。
2011年7月27日,關(guān)門巖水電廠110 kV江關(guān)線15號(hào)桿下由于樹木傾斜,影響線路正常運(yùn)行,被迫將線路轉(zhuǎn)檢修處理。
全過程技術(shù)監(jiān)督及管理涉及到設(shè)計(jì)、選型、制造質(zhì)量控制、出廠檢驗(yàn)及驗(yàn)收、現(xiàn)場(chǎng)安裝、投運(yùn)后性能評(píng)價(jià)、運(yùn)行維護(hù)、檢修、狀態(tài)評(píng)價(jià)、技術(shù)改造、退運(yùn)等諸多環(huán)節(jié),每個(gè)環(huán)節(jié)均應(yīng)有完善的質(zhì)量控制和技術(shù)監(jiān)督措施,并逐項(xiàng)跟蹤落實(shí)。對(duì)于各類缺陷及障礙中涉及到設(shè)備先天缺陷或安全隱患的,說明在建設(shè)初期對(duì)設(shè)備質(zhì)量控制、運(yùn)行可靠性的掌控方面存在缺失,必須從源頭加強(qiáng)安全和質(zhì)量控制。對(duì)關(guān)鍵部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、技術(shù)參數(shù)確定、設(shè)備選型及運(yùn)行中可能出現(xiàn)的問題應(yīng)進(jìn)行技術(shù)分析,必要時(shí)要進(jìn)行模態(tài)仿真計(jì)算,復(fù)核強(qiáng)度和安全。2011年出現(xiàn)的定子鐵心齒壓條移位、轉(zhuǎn)輪室環(huán)法蘭焊縫出現(xiàn)裂紋滲水、斷路器炸裂、消防管出現(xiàn)裂紋等問題在很大程度上與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、設(shè)備選型選材等有一定關(guān)系,必須加強(qiáng)設(shè)計(jì)、制造及建設(shè)初期的技術(shù)監(jiān)督,做好事前預(yù)控。
技術(shù)監(jiān)督 (控)網(wǎng)內(nèi)各水電廠生產(chǎn)人員普遍偏少,工作任務(wù)重,壓力大,在設(shè)備的管理上,對(duì)宏觀、較明顯的問題一般較重視,但在設(shè)備的精細(xì)化管理方面還存在較大的差距。主要表現(xiàn)在各廠不同程度地存在保護(hù)定值單中定值與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際整定值不符、AGC參數(shù)設(shè)置與實(shí)際不符、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備標(biāo)示不規(guī)范、試驗(yàn)及試驗(yàn)報(bào)告的完整性和準(zhǔn)確性不夠等問題。在日常維護(hù)和管理中,對(duì)由于設(shè)備運(yùn)行環(huán)境較差(潮濕、灰塵、振動(dòng)等),可能引起個(gè)別保護(hù)誤動(dòng)、拒動(dòng)、啟停設(shè)備的保護(hù)定值產(chǎn)生漂移等現(xiàn)象估計(jì)不足,未在兩次檢修間隔期間根據(jù)實(shí)際情況開展關(guān)鍵設(shè)備和裝置的定期檢查、檢驗(yàn);對(duì)易損壞、易引起機(jī)組停運(yùn)的密封件重視不夠,未規(guī)范密封件的定期檢查、定期更換工作;對(duì)本廠各類緊固件、聯(lián)接件、預(yù)埋件未建立明晰臺(tái)帳,對(duì)關(guān)鍵部位的聯(lián)接螺栓的型號(hào)、規(guī)格、材質(zhì)、運(yùn)行時(shí)間、檢查周期、檢驗(yàn)方法、更換等未能有效掌控,導(dǎo)致在設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)方面存在死角,必須重點(diǎn)加強(qiáng)設(shè)備的精細(xì)化管理,確保設(shè)備的運(yùn)行安全。
俄羅斯發(fā)生水電站特大事故后,各水電廠不同程度加強(qiáng)了設(shè)備缺陷和不符合反措的清理,但存在缺陷清理不全面、整改措施不具體、跟蹤閉環(huán)不到位現(xiàn)象,發(fā)電設(shè)備缺陷及障礙頻發(fā),安全風(fēng)險(xiǎn)時(shí)刻存在,這方面以新投運(yùn)電廠、技術(shù)監(jiān)督工作起步較晚電廠、技術(shù)管理或技術(shù)力量薄弱的電廠問題較為突出。新投運(yùn)機(jī)組運(yùn)行初期問題較多有其客觀原因,設(shè)備處于磨合期,但對(duì)運(yùn)行中出現(xiàn)多次的重復(fù)性缺陷,應(yīng)予以高度重視,要根據(jù)實(shí)際情況,聯(lián)合設(shè)計(jì)、廠家和有資質(zhì)的技術(shù)機(jī)構(gòu)開展專項(xiàng)研究,制定切實(shí)可行的整改措施并跟蹤落實(shí)。對(duì)保護(hù)設(shè)計(jì)配置不符合實(shí)際,個(gè)別保護(hù)流程存在缺陷和不足,保護(hù)邏輯不合理的各類涉及到機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行的保護(hù)應(yīng)進(jìn)行全面清理,優(yōu)化保護(hù)配置和邏輯流程。
設(shè)備老化明顯且技術(shù)管理或技術(shù)力量薄弱的電廠,在缺陷及反措的清理方面尤其要引起電廠及主管部門的高度重視,缺陷整改在措施上要定計(jì)劃、定人員、定時(shí)間;在執(zhí)行上要分階段、分步驟落實(shí);在管理上要開展中間檢查、階段驗(yàn)收、改后評(píng)價(jià),確保設(shè)備的安全。
在防止外力破壞方面,要根據(jù)相關(guān)反措要求,結(jié)合電廠實(shí)際開展多層次的安全清查和整改,對(duì)各種可能的安全隱患進(jìn)行事故預(yù)想和控制,避免外力破壞事件的發(fā)生。
(1)加強(qiáng)自動(dòng)化安全隱患排查和基礎(chǔ)自動(dòng)化元件改造。自動(dòng)化安全隱患易導(dǎo)致機(jī)組非停甚至設(shè)備損壞和電網(wǎng)事故的發(fā)生,水電廠要重點(diǎn)結(jié)合維護(hù)和檢修,扎實(shí)開展自動(dòng)化安全隱患排查,特別是一些直接涉及到事故停機(jī)和緊急事故停機(jī)的信號(hào)、保護(hù)流程和控制邏輯以及各裝置的供電情況、電源系統(tǒng)的負(fù)載情況等。對(duì)使用年限很久的電磁配壓閥等自動(dòng)化元件重點(diǎn)跟蹤,一旦出現(xiàn)問題應(yīng)立即對(duì)同批次產(chǎn)品進(jìn)行處理。對(duì)影響保護(hù)投運(yùn),影響停機(jī)的重要自動(dòng)化元件根據(jù)其工作情況進(jìn)行綜合評(píng)估,對(duì)運(yùn)行狀況不佳的列入檢修計(jì)劃,結(jié)合檢修期統(tǒng)一處理。
(2)加強(qiáng)與電力調(diào)度部門的溝通合作,繼續(xù)優(yōu)化完善機(jī)組運(yùn)行方式和AGC控制策略。水電廠AGC的實(shí)施存在許多工程化問題,關(guān)鍵點(diǎn)是既要保證電網(wǎng)對(duì)負(fù)荷響應(yīng)速度和負(fù)荷調(diào)節(jié)精度的要求,又要保證機(jī)組如何避開機(jī)組運(yùn)行 “振動(dòng)區(qū)”,維護(hù)其安全運(yùn)行。因此,必須加強(qiáng)水電廠、電力調(diào)度部門、相關(guān)技術(shù)部門的溝通合作,根據(jù)通過現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)和專項(xiàng)試驗(yàn)確定的各廠機(jī)組振動(dòng)區(qū)和 “禁運(yùn)區(qū)”,在水電廠AGC控制策略中,根據(jù)水頭的變化實(shí)時(shí)確定所有參與AGC機(jī)組的聯(lián)合振動(dòng)區(qū),實(shí)時(shí)上報(bào)電力調(diào)度部門,調(diào)度部門AGC根據(jù)各廠上報(bào)的聯(lián)合振動(dòng)區(qū)依據(jù)一定的策略合理避開機(jī)組 “禁運(yùn)區(qū)”。
(3)規(guī)范和加強(qiáng)水電廠機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)的管理和應(yīng)用。機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)是實(shí)時(shí)掌握設(shè)備狀況,維護(hù)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要手段。技術(shù)監(jiān)督網(wǎng)內(nèi)各水電廠不同程度存在對(duì)機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)的巡視維護(hù)死角,缺陷跟蹤記錄及處理不及時(shí),機(jī)組振動(dòng)過大報(bào)警時(shí)的分析、干預(yù)和處置措施不完善等問題,機(jī)組運(yùn)行的安全風(fēng)險(xiǎn)時(shí)刻存在,不容忽視。必須充分利用機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),實(shí)時(shí)分析掌握設(shè)備狀況,加強(qiáng)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀況的掌控,為安全運(yùn)行提供可靠指導(dǎo)。各廠要持續(xù)完善機(jī)組振動(dòng)過大報(bào)警時(shí)的分析、干預(yù)和處置措施,保障設(shè)備安全。在精密點(diǎn)檢和設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上,以設(shè)備狀態(tài)為依據(jù),推進(jìn)發(fā)電設(shè)備狀態(tài)檢修工作的穩(wěn)步開展。
(4)高度重視低水頭燈泡及軸流式機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行問題。近年來,低水頭軸流及燈泡貫流式機(jī)組設(shè)備問題較多,主要表現(xiàn)在機(jī)組流態(tài)不佳,機(jī)組振動(dòng)引發(fā)排水環(huán)裂紋,導(dǎo)葉及槳葉控制機(jī)構(gòu)關(guān)鍵聯(lián)接件及螺栓松動(dòng)、斷裂,銅套磨損加劇,漏油現(xiàn)象頻繁,過渡過程調(diào)節(jié)品質(zhì)不好,協(xié)聯(lián)關(guān)系與設(shè)計(jì)存在偏差等方面,機(jī)組的穩(wěn)定及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行受到較大影響。對(duì)這些問題的處理一是要加強(qiáng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)分析和跟蹤,合理調(diào)度機(jī)組并優(yōu)化機(jī)組運(yùn)行方式;二是要加強(qiáng)運(yùn)行巡視維護(hù),加強(qiáng)檢修的質(zhì)量控制,對(duì)重要的聯(lián)接件、緊固件、預(yù)埋件等密切跟蹤;三是要從技術(shù)和安全上開展優(yōu)化運(yùn)行和專項(xiàng)研究,分析問題原因,探討解決辦法,結(jié)合檢修和技改采取針對(duì)性措施,落實(shí)整改后的驗(yàn)收和評(píng)價(jià)。
(5)重視和不斷規(guī)范檢修工作。應(yīng)加強(qiáng)對(duì)檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)的設(shè)備隱患整改、檢修中涉及的重大技改、檢修工藝及質(zhì)量控制、檢驗(yàn)試驗(yàn)及檢修后性能考核評(píng)價(jià)等工作。部分水電廠檢修采用外委方式,在按規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)開展檢修中的測(cè)試、檢修、檢驗(yàn)及試驗(yàn)方面資料存在不同程度缺項(xiàng)、無記錄現(xiàn)象,應(yīng)加強(qiáng)這方面的管理,對(duì)每項(xiàng)檢修工作要做到四有,即“有數(shù)據(jù)、有標(biāo)準(zhǔn)、有分析、有結(jié)論”。確保檢修工作質(zhì)量、檢修中的技術(shù)安全和檢修后一次啟動(dòng)成功。
(6)深化技術(shù)培訓(xùn),不斷提高專業(yè)人員素質(zhì)和技術(shù)監(jiān)督水平。近年來,國內(nèi)水電廠設(shè)備的更新改造,新技術(shù)的采用和自動(dòng)化水平的不斷提高,均對(duì)技術(shù)監(jiān)督專責(zé)及專業(yè)技術(shù)人員的素質(zhì)提出了更高的要求。部分水電廠技術(shù)人員素質(zhì)及技術(shù)水平參差不齊,從業(yè)資質(zhì)、持證上崗還未實(shí)現(xiàn)規(guī)范管理和步入考核—改進(jìn)—提升的軌道,不能滿足生產(chǎn)和安全工作需要,亟待改進(jìn)和提高。建議各水電廠結(jié)合實(shí)際情況,開展多種形式的技術(shù)培訓(xùn),不斷提高生產(chǎn)人員專業(yè)水平,確保對(duì)設(shè)備的掌控。