设备安全设计总则
生产设备因意外启动可能危及人身安全时,必须配置起强制作用的安全防护装置。必要时两种以上互为联锁的安全装置,以防意外启动。
可动零部件特殊要求:
1、人员易触及的可动零部件,,应尽可能封闭或隔离。
2、对操作人员在设备运行时可能触及的可动零部件,必须配置必要的安全防护装置。3、对运行过程中可能超过极限位置的生产设备或零部件,应配置可靠的限位装置。
4、若可动零部件(含其载荷)所具有的动能或势能可能引起危险时,则必须配置限速、防坠落或防逆转装置。
5、设计安装防护罩,满足下列要求:
a、使操作者触及不到运转中的可动零部件;
b、在操作者接近可动零部件并有可能发生危险的紧急情况下,设备应不能启动或立即停机;
c、避免在安全防护装置和可动零部件之间产生接触危险;
d、安全防护装置应便于调节、检查和维修,并不得成为危险发生源。
6、以操作人员的操作位置所在平面为基准,凡高度在2米之内的所有传动带、转轴、传动链、带轮、联轴节、齿轮、飞轮、链轮、电锯等外露危险零部件及危险部位都必须设置安全防护装置。
篇2:某水电站设备维修安全设计
(一)水电站设备维修的意义
水电站运行设备的维护检修是确保水电站设备正常运行的重要手段,是水电企业经营管理的一项重要工作,是水电站生产费用支出的重要部分,也是水电企业设备管理的一个关键控制节点,它不仅对降低检修费用安全生产有利,更有效地提高了设备利用率和企业自身效益,更能够使我们的生产技术管理人员提高了分析处理问题的能力。
(二)维修的分类及方法
维护包括检查和维修
?检查
1.每1~2周一次的巡视。内容是在设备运行状态下,通过观察和常备的仪
表检查有无异常情况,并进行注油和清扫。
2.每1~3年一次的定期常规检修。是在停机情况下,主要从外部进行检查和测量。
3.每5~10年进行一次定期详细停机检修。
维修
1.临时维修。即发现异常或故障所作的及时修理。
2.计划维修。为保证安全而进行的预防性维修和恢复性维修。这种维修需根据检查结果按计划进行。水电站的检修除临时检修外,均应安排在枯水季节进行,并在洪水季到来之前完成。
1水电站机电设备维修原则
先动口再动手,对于有故障的电气设备,不应急于动手,应先询问产生故障的前后经过及故障现象。对于生疏的设备,还应先熟悉电路原理和结构特点,遵守相应规则。拆卸前要充分熟悉每个电气部件的功能、位置、连接方式以及与周围其他器件的关系,在没有组装图的情况下,应一边拆卸,一边画草图,并记上标记。先外部后内部,应先检查设备有无明显裂痕、缺损,了解其维修史、使用年限等,然后再对机内进行检查。拆前应根据设备的故障现象,确定为机内故障后才能拆卸,否则,盲目拆卸,可能将设备越修越坏。先机械后电气,只有在确定机械零件无故障后,再进行电气方面的检查。检查电路故障时,应利用检测仪器寻找故障部位,确认无接触不良故障后,再有针对性地查看线路与机械的运作关系,以免误判。先静态后动态,在设备未通电时,判断电气设备按钮、接触器、热继电器以及保险丝的好坏,从而判定故障所在。通电试验,听其声、测参数、判断故障,最后进行维修。如在电动机缺相时,若测量三相电压值无法判断时,就应该听其声,单独测每相对地电压,方可判断哪一相缺损。先清洁后维修,对污染较重的电气设备,先对其按钮、接线点、接触点进行清洁,检查外部控制键是否失灵。许多故障都是由脏污及导电块引起的,一经清洁故障往往会排除。先电源后设备,电源部分的故障率在整个故障设备中占的比例很高,所以先检修电源往往可以事半功倍。先普遍后特殊,因装配配件质量或其他设备故障而引起的故障,一般占常见故障的50%左右。电气设备的特殊故障多为软故障,要靠经验和仪表来测量和维修。先外围后内部,先不要急于更换损坏的电气部件,在确认外围设备电路正常时,再考虑更换损坏的电气部件。先直流后交流,检修时,必须先检查直流回路静态工作点,再交流回路动态工作点。先故障后调试,对于调试和故障并存的电气设备,应先排除故障,再进行调试,调试必须在电气线路速的前提下进行。
2水电站机电设备维修方法的确定
水电站故障维修,又名水电站事后维修,主要是指在水电站设备产生故障后就立即停机进行维修的方法。水电站的定期维修,又名水电站预防维修,主要是根据水电站设备运行时间或当量时间间隔划分进行维修,所以水电站的定期维修就是不论水电站设备状态如何,到规定的时间便停机维修的方法。水电站优化性维修,是经过对水电站运行设备故障的根本因素进行分析,进行优化设计和技术改进,从而优化水电站运行设备工作性能的维修方法。水电站设备运行状态维修,水电站设备运行状态维修是根据水电站运行设备运行状态监测得出的运行设备工作状态信息,从而推断运行设备是否正常,哪些运行设备属于带故障工作状态,并在运行设备故障发生前进行维修的方法。
3加强机电设备维修的措施
3.1通过优化水电站运行设备维修管理的方法,强化水电站运行设备的技术管理。水电站多分布在偏远地区,交通不便,大多数水电站带隐患运行,管理较混乱,所以应该重视对水电站运行设备应用、维护、维修人员职业技能的培养,完善含三级保养、点检、班检、定期维护和巡回检查、交接等文明生产和日常维护的工作制度。水电站的生产技术部门应根据运行设备的维护特点、工作环境及运行设备在生产中的作用等级来进行维修决策,建立健全运行设备管理的规章制度并奖罚分明;按照水电站运行设备待修状况选择相应的维修方法,针对水电站运行设备的具体特点建立适当的维护维修的管理模式。
3.2建立健全水电站设备运行的维护检修制度。维护检修管理制度应该以运行设备的使用说明为制定的基础,应该以水电站设备的运行记录为依据,依据零部件的应用寿命制定定期预见性检修制度,将运行设备的故障控制在萌芽状态。把所的运行设备的运行记录进行归类分析,并按照设备使用说明以及每个月的设备运行时间,作出月度、季度、年度设备检修维护计划。由于发电机机电设备检修工作的特性要求,检修工作分为现场检修和预防性检修。现场检修,是运行人员在设备运行过程中遇到的设备故障的问题为此提出的检修请求,是一种被动性的检修;预防性维修是一种维持运行设备性能完好的前瞻性检修工作。所以,预防性维修是检修工作积极消除隐患的重要措施,水电站运行设备的维护检修管理工作重点应该放在预防性维修之上。
3.3及时对隐患进行处理。日常工作中对于机电设备的点检一定不能放松,要认真细致的检查,以便及时的发现和治理安全隐患,从而避免事故的发生。隐患如果不及时处理很有可能在下一次就酿成惨痛的事故,因此每位员工都要有强烈的安全隐患意识。做好机电设备隐患的排查处理工作。
3.4提高设备的安全性能。确保设备资金的投入,加大机电设备技术改造和更新的力度。现代社会科技越来越发达,很多诸如变频技术、自动化控制技术、遥控技术等高新科技都在不断的应用于各行各业的生产中,这些层出不穷的新设备安全性能好、工作性能高,不仅为机电设备的技术改造提供了技术参考和保证,对于企业的经济效益、安全效益也有着极大的帮助。
3.5加强机电设备的维修管理。水电站的机电设备工作环境多样复杂,因此维修作业也就相应的多样复杂;作业条件会限制机电设备的结构设计,导致在一些特殊环境下作业的机电设备结构设计并不是很合理,往往很难保证维修质量,或者干脆就无法维修。因此适当的采取设计检修通道、预防零部件变形、脱落、改进设备结构等一系列措施,提高机电设备维修作业的安全性,确保设备的安全运行。
3.6加强人员培训。人力资源是现代企业中的一项重要的可再生资源,而对于水电站来说,员工的整体素质普遍偏低是一个不容忽视的问题。因此企业领导要加强对于一线操作员工安全管理知识的培训,不断提高企业的整体素质,增强员工的责任感和安全意识。
4水电站运行设备的技改和更新
很多老的水电站仍然在使用老的水轮发电机组或老设备,各种故障层出不穷,导致机组出力低下,所以运行设备的更新成为当务之急;在运行设备的更新时,应选用在技术先进、应用操作比较简便、性价比比较合理的新型水轮发电机组或新型设备替代老的水轮发电机组或老设备。例如根据当前的实际情况,对水电站运行设备、电气、监测、控制及保护系统存在的故障及隐患的严重程度进行评估,通过技术改革和设备更新去提高运行设备的可靠性和运行设备的整体工况水平,使“无人值班,少人值守”最终实现。
(三)?水电站中的在运行设备
常规水电站中通常都有以下的设备系统。
机械设备:水轮机,调速器,技术供水系统,高低压气系统,油系统,排水系统,主铺桥机,电梯
电气设备:发电机,励磁系统,发电机出口断路器,主变压器,GIS,高压电缆,低压配电系统,辅助变压器,柴油发电机组,UPS,电气保护系统,监控系统,通讯系统,安防系统,接地和避雷器,中低压电缆,照明。
暖通消防设备:消防系统,暖通系统,生活用水系统,污水处理系统。
主要设备包括以下几种:
机械设备?水轮机
电气一次设备?发电机变压器?开关
电气二次设备?调速器励磁系统监控系统直流设备
水工?大坝设备
水电站机电设备全系统图
?
?
?
(四)?主要设备的运行及常见故障类型
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。7d3k0U0@)U6T!*,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&?$R4J#g;q$?(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。
&_4B+u-^9Q"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)*)q.["@2Z'k7I$T$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。
6U0/#e?g'o0s7M'*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。
?
3接力器抽动
1)油路、阀块或滤油器等有堵塞。
2)标准液压元件如:比例阀、换向阀、单向阀等。
3)引导阀及其他小通径自制控制液压阀卡涩。
4)电液转换元件引线座接触不良。
5)机械反馈钢丝绳或钢带拉伸变形。
6)位移传感器输出不正常。
1)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。
2)用汽油清洗阀芯,检查阀芯工作面是否磨损或有拉伤,必要时更换阀芯或阀本体。
3)观察引导阀动作是否正常,可拆洗引导阀、控制阀和阀套,可用精细砂适当研磨,如有明显拉伤应予以更换。
4)检查引线座是否松动、开路,可压紧固牢或更换。
5)适当调整拉紧器,如钢带严重扭曲应予及时。以更换。
6)检查传感器本体和引线座安装是否牢固,移动是否蹩劲,应紧固并保证其移动平顺。
4接力器爬行
4.1单调型
4.2往复型
1)主配压阀偏离中位。
2)转换元件偏离中位。
3)主接力器窜油。
重新凋整主配压阀中位,并可靠固定。
重新凋整转换元件的中位,并可靠固定。
检查主接力器活塞密封,必要时进行更换。
5接力器迟阻
5.1动作迟缓
5.2动作卡阻或拒动
1)主配压阀开关行程值整定太小,开关机时间过长。
2)调速功不足,即主配压阀直径偏小或控制阀的规格偏小。
3)滤油器滤网堵塞或滤网过密,压降太大。
4)引导阀卡涩。
5)主配压阀活塞发卡。
6)接力活塞窜油或漏油量太大,驱动力不够。
7)导水机构控制环或转轮叶片卡阻。
8)油温过低,油粘度大。
1)检查主配形成限位开关是否松动,重新整定开关机时间(满足调保计算要求)。
2)根据机组实测数据,重新核算操作功,应加大主配压阀直径或窗口尺寸和控制元件规格,消除导水机构控制环及调速轴等卡阻,或适当提高工作油压。
3)检查滤油器进出油口压差,清洗或更换滤网。
4)清洗引导阀和引导阀衬套,必要时可用精细砂适当研磨,如有明显拉伤应予以更换。
5)一旦确定主配压阀活塞发卡或拒动,需在厂家指导下进行拆除清洗和更换。
6)更换接力器活塞密封环或密封圈,活塞磨损严重间隙过大,应进行更换,防止窜油和漏油。
7)测试无水状态下,操作油压远远大于规定值,应拆卸,重新修整组装和更换部件。
8)加装加热器或人为启动循环油泵,提高油温,选取粘度小的透平油。
6油泵启动频繁
1)油温油压过高或油质粘度选择不当。
2)转换元件及主配压阀中位偏离。
3)主配压阀泄漏量过大。
4)主接力器、转轮或受油器窜油严重。
1)根据环境温度变化合理选择透平油粘度,确保油温、油质在规定范围内。
2)校正各环节中位。
3)检查主配压阀活塞工作面是否有轴向拉伤或与衬套配合间隙明显加大,必要时跟换活塞衬套。
4)检查主接力器、转轮或受油器,尤其是受油器
油系统
在水电厂中,机组调节系统工作时,能量的传递和机组转动部分的润滑与散热等,一般都是用油做介质来完成的,油系统是为水电厂用油设备服务的,油系统由一整套设备组成,它用来完成用油设备的给油,排油及净化处理等工作。油系统是用管网把用油,贮油,油处理设备连接起来的油务系统。其任务是:接受新油;贮备净油;给设备充油;给运行设备添油;从设备中排出污油;污油的净化处理;油的监督与维护;收集和保存废油。油系统由油库、油处理室、油化验室、油再生设备、管网和测量及控制元件所构成。
故障一:密封油回游不畅现象:停机后密封油箱油位降低,密封油箱真空升高,严重时密封油压力降低并剧烈摆动,氢油压差消失。
处理:1、检查润滑油压力正常后,检查密封油事故回油门是否开启,未开启马上开启。2、检查回油压力表是否有油压,没有立即切换回油滤网。松开回油滤网顶丝,将滤网切换至对侧即可。3、如果回油压力表有油压,而密封油箱油位下降这时为回油浮子阀故障,这时应活动密封油箱入口手门,反复冲动浮子阀几次,无效则立即启动直流油泵,停止交流油泵,将油箱旁路掉。严密监视氢油压差,压差过低则降低氢压运行。4、如果以上处理后密封油压力仍然过低,氢油压差无法保持,立即排氢。
故障二:密封油油箱油位高现象:密封油油箱油位高,密封油箱真空降低,严重时由真空泵出口向外喷油,润滑油箱油位降低。
处理:此现象基本为密封油箱浮子阀故障,关闭密封油油箱入口门,待油位降低后重新利用油箱入口手门进行调节。
故障三:密封油氢油压差低现象:密封油其他参数正常,氢油压差降低,严重时氢压下降。处理:1、检查密封油系统氢油压差阀工作是否正常,如出现剧烈摆动等异常现象可以判断为压差阀调节故障,开启压差阀旁路阀,关闭压差阀主路入口或出口手门,手动调节氢油压差。2、检查汽侧、励侧密封油供油压力表读数是否正常,如压力降低,表明密封油供油管路异常,应检查密封油出口滤网压差,压差高则切换滤网。切换时先将出口滤网用注油门注油,将备有滤网排气门排气。松开切换阀顶丝,压平把手,将滤网切换过去。如果密封油滤网压差正常,应检查油泵管路限压阀是否故障开启,限压管路温度高,则表明限压阀故障开启,应启动另一台密封油泵,提高系统压力。或两台油泵进行轮换。3、以上处理后,氢油压差仍然异常低,紧急排氢。
故障四:油泵事故停止现象:交流油泵故障停止,油压降低。
处理:1、启动直流油泵,保证氢油压差正常,必要时降低氢压运行,根据发动机温度调整负荷。2、如果直流油泵故障,检查开启第三路油源手门,降低氢压运行。故障五:密封油浮子阀故障现象:密封油流量桶油位异常处理:有可能为浮子阀故障,关闭浮子油箱入口门,切换油位计为流量桶侧。如果油箱油位满,开启旁路门放油至可将油位后手动调节,如油位过低,待油位回升后用旁路门手动调节。
励磁系统
导体在磁场中运动并切割磁场的磁感线时,导体中将产生电流。因此,要发电必须同时满足:
?(1)要有产生磁力线的磁场
?(2)运动的导体必须切割磁感线
?励磁系统就是产生发电机磁场的控制系统:
?由于发电机转子通过接通直流电流从而产生磁场,励磁系统的基本功能就是通过产生可以任意控制大小的直流电流(励磁电流)来维持发电机的稳定。
?作用
?发电机并网前,调节发电机输出的端电压;
?发电机并往后,合理分配发电机无功功率;
?提高同步发电机并列运行的静、动态稳定;
?发电机事故时,对转子绕组迅速灭磁,以保护发电机的安全;
励磁装置是发电机的主要辅机,其性能好坏直接关系到电力生产的可靠性。随着计算机技术的迅速发展,微机型励磁装置在同步发电机上得到了广泛的应用。对于保障发电机能够稳定地运行,起到了关键的作用。微机励磁装置的调试和维护对保证电力生产的安全运行具有十分重要的意义。
1.发电机励磁装置不能正常升压发电机启动至额定转速后,励磁装置下达投励令后,发电机不能建立初始电压,导致启励失败。
(1)首先检查励磁装置是否有输出启励电压。自并激励磁装置的发电机机端初始电压是通过他励的方式,给发电机建立初始电压而产生的。有的励磁装置具有交,直流两种他励供电电源(启励方式),可分别试之。并检查启励回路是否接通,启励电压是否送到发电机激磁回路(转子)上。
(2)励磁装置内部的启励接触器是否工作正常。此项检查工作可以按照启励接触器工作原理图进行电器合、分实验。
(3)检查给励磁装置提供整流电源的励磁变压器的工作回路是否接通。发电机在启励升压后,是依靠励磁变压器给励磁装置提供整流电源,因此要保证励磁变压器原、次端工作回路必须正常。在此,介绍一个小窍门:在发电机定速后,发电机一般具有一定的残压,此时可用万用表检查可控硅交流侧是否有经由励磁变压器送来的阳极电压,若三相电压平衡,说明此回路正常。
(4)检查励磁装置的整流情况。现在的励磁装置都具有试验功能。可利用厂用电进行静态调试,可分别检查移相脉冲的控制电压及脉冲的宽度,幅度和相位角度。最后利用示波器观察可控硅的整流波形,整流波形应随着给定值地增加或减少而平稳的上升或下降。
(5)有的机组在检修后,将转子与励磁输出的电缆反接。这样在下次启励时,转子电势的方向与启励电源的方向相反,也可造成启励失败。更改电缆的方向或者对转子继续进行充磁,就可以使发电机顺利升压。2.励磁装置在运行当中的故障现象及检修方法
(1)可控硅的触发脉冲对于励磁装置能否稳定地工作起着至关重要的作用。此故障现象为励磁投入后正常,突然在某工作点励磁表记开始摆动。我曾经在黑龙江某电厂便遇到这个故障:励磁装置启励至发电机额定电压80%,然后继续增磁到大约90%时,励磁表计开始反复摆动,实验几次均有此现象发生。检查采样回路,适配单元,脉冲的控制电压都正常。用示波器观察脉冲,正常时为双脉冲,随着增磁到上次故障点时,双脉冲变成“三”脉冲。即在双脉冲的第一个脉冲前沿,又多了一个时有时无的“虚”脉冲,造成可控硅误触发,造成这个故障。怀疑是由于现场较长的导线在电缆沟中形成容性耦合。经更换脉冲屏蔽线,并将电缆屏蔽层可靠接地,此现象消除,工作正常。
(2)励磁波动较大且不稳定励磁表记有轻微的抖动是正常的,但当摆动较大时,则属于故障。应检查的项目:1)励磁装置从运行数值突然向满刻度方向摆动,时而又正常,其变化规律无常,但当增,减磁时仍然可以进行调节。这是由于移相脉冲的波动引起的。首先应检查脉冲的控制电压U?是否正常。而脉冲的控制电压U?是由励磁量测值(发电机电压或励磁电流)、给定值经PID调节所输出的。因此先检测励磁装置的电源是否正常。再分别检查给定值,励磁量测值两路信号是否正常。可用万用表和示波器检查给定值,励磁量测值(发电机电压,励磁电流)输入及经适配单元后的测量值是否稳定,正常。2)当励磁整流波形脉动成分较大时,励磁表记抖动明显。用示波器观察可控硅整流波形,仅能看到4个甚至2个可控硅导通波形。首先可用万用表或专用仪器检测可控硅的性能是否良好。再用示波器观察六个脉冲信号是否存在,检查触发脉冲的形成,预放,及脉冲变压器原、次端的信号是否正常。并可与同步电压进行相位的比较,观察脉冲的移相角度、宽度及幅值是否正常。出现此类现象大部分情况是由于设备在使用过程中由于现场环境温度地变化,震动,氧化作用,使电子元气件的工作特性和焊接状态都受到一定的影响。因此,除了发生故障时及时修复外,还要注意平时定期对励磁装置进行维护、调试,及时更换损坏的元器件。3.励磁变压器的相序,相位对于励磁装置的影响
励磁装置对于可控硅同步信号有着严格的要求,因此对于励磁变压器不仅要求相序正确,相位也要正常。我在实际调试中经常遇到此类问题。四川某水电厂调试中,水轮发电机升至额定转速后,励磁启励,发电机迅速建压。但当继续增磁时,突然发电机过压,跳开灭磁开关。当时,怀疑励磁变压器接线错误,造成可控硅整流失控,从而使发电机过压。这套装置的励磁变压器为Y/△11接法,与安装人员沟通后才知道,当时,他们已经知道励磁变压器原端的三相电缆是C,B,A接法,他们误以为将励磁变压器次端也按C,B,A就可以了,而实际上没有考虑励磁变压器Y/△11接法,经他们这样接线后变成了Y/△1接法,使励磁变压器相位发生了变化,从而造成可控硅整流失控。后将励磁变压器原,次端电缆重新安装,励磁工作正常。
辽宁某火电厂调试中,励磁装置升压,并网均能够正常工作,但发现启励时,发电机电压表上升速率很快,因为这套励磁装置具有升压缓启励功能,因此,电压表应该平稳地上升。并且,用万用表测量触发脉冲的控制电压也是偏离正常值,再次用示波器观察同步电压,发现A,C相电压接反,形成反序的同步电压。经证实,该电厂在自行更换励磁变压器时,将励磁变压器次端A,C相电缆接反,经更换后,励磁投入,以上问题均解决,工作正常。励磁输出从零值上升到整定值之间发生大幅度摆动,其变化特点是当增,减磁的量值为一常数时,而励磁输出(表记)上下摆动,甚至时有时无。形成以上的故障,也是由于励磁变压器相序错误造成的,可控硅的触发脉冲与可控硅的阳极电压不同步,此时的可控硅的导通角的大小由脉冲发出的时刻决定的,而是否导通则取决于阳极电压的极性。
综上所述,对于励磁变压器的相序,相位错误,可用示波器,相序表进行检查。也可以测母线与励磁变压器原端的电压差,同相时应无电压,异相时则显示出电压差,如此依次测量即可找出故障点并顺利解决。4.发电机不能正常灭磁
发电机同电网解列后,励磁装置要把励磁绕组的磁场尽快地减弱到尽可能小的程度。有利用可控硅桥逆变灭磁,利用放电电阻灭磁,利用非线形电阻灭磁等灭磁方式。
在逆变的方式下,逆变失败不能有效降低励磁电流。逆变灭磁就是将可控硅的控制角后退到逆变角,使整流桥由“整流”工作状态过渡到“逆变”工作状态,从而将转子励磁绕组中储存的能量消耗掉。引起逆变失败的原因大致有如下几点:
(1)回路工作不可靠,不能适时准确地给可控硅分配脉冲,导致应开通的可控硅不能开通。(2)可控硅控制极故障,失去阻断能力或导通能力。
(3)交流电源异常,励磁变压器相序,相位错误或者在逆变过程中出现断电、缺相或电压过低。(4)由于逆变时换相的超前触发角β过小,或因直流负载电流过大,交流电源电压过低使换相重叠角γ增大,或因可控硅关断时间对应的关断角δ增大,使换相裕度角不够,前一元件关断不了,后续元件不能开通。5.励磁电流与励磁电压不成比例
励磁电压正常,励磁电流偏低,并出现局部发热现象。这种故障一般是由于转子回路阻值增大所致。如可控硅整流回路的铜排,分流器,以及转子电缆之间的连接接触不好,导致有高温迹象。另外就是集电环和碳刷有效接触面积减小而使接触电阻增大。
励磁电流正常,励磁电压偏高。用示波器观察可控硅整流波形,可看到有交流波形。这是由于整流桥中的个别可控硅短路,把交流成分加到直流输出端。因此,电压表上显示的是两种电压的叠加值,所以要高于正常励磁电压值。
变压器
变压器是一种静止的电气设备,在输电、配电系统中起到了改变电压和传输功率的作用。因此,作为维修电工应对变压器进行维护和定期检查,以便发现故障,及时处理。
1异常响声
(1)音响较大而嘈杂时,可能是变压器铁芯的问题。例如,夹件或压紧铁芯的螺钉松动时,仪表的指示一般正常,绝缘油的颜色、温度与油位也无大变化,这时应停止变压器的运行,进行检查。
(2)音响中夹有水的沸腾声,发出"咕噜咕噜"的气泡逸出声,可能是绕组有较严重的故障,使其附近的零件严重发热使油气化。分接开关的接触不良而局部点有严重过热或变压器匝间短路,都会发出这种声音。此时,应立即停止变压器运行,进行检修。
(3)音响中夹有爆炸声,既大又不均匀时,可能是变压器的器身绝缘有击穿现象。这时,应将变压器停止运行,进行检修。
(4)音响中夹有放电的"吱吱"声时,可能是变压器器身或套管发生表面局部放电。如果是套管的问题,在气候恶劣或夜间时,还可见到电晕辉光或蓝色、紫色的小火花,此时,应清理套管表面的脏污,再涂上硅油或硅脂等涂料。此时,要停下变压器,检查铁芯接地与各带电部位对地的距离是否符合要求。
(5)音响中夹有连续的、有规律的撞击或摩擦声时,可能是变压器某些部件因铁芯振动而造成机械接触,或者是因为静电放电引起的异常响声,而各种测量表计指示和温度均无反应,这类响声虽然异常,但对运行无大危害,不必立即停止运行,可在计划检修时予以排除。
2温度异常
变压器在负荷和散热条件、环境温度都不变的情况下,较原来同条件时的温度高,并有不断升高的趋势,也是变压器温度异常升高,与超极限温度升高同样是变压器故障象征。
引起温度异常升高的原因有:
①变压器匝间、层间、股间短路;
②变压器铁芯局部短路;
③因漏磁或涡流引起油箱、箱盖等发热;
④长期过负荷运行,事故过负荷;
⑤散热条件恶化等。
运行时发现变压器温度异常,应先查明原因后,再采取相应的措施予以排除,把温度降下来,如果是变压器内部故障引起的,应停止运行,进行检修。
3喷油爆炸
喷油爆炸的原因是变压器内部的故障短路电流和高温电弧使变压器油迅速老化,而继电保护装置又未能及时切断电源,使故障较长时间持续存在,使箱体内部压力持续增长,高压的油气从防爆管或箱体其它强度薄弱之处喷出形成事故。
(1)绝缘损坏:匝间短路等局部过热使绝缘损坏;变压器进水使绝缘受潮损坏;雷击等过电压使绝缘损坏等导致内部短路的基本因素。
(2)断线产生电弧:线组导线焊接不良、引线连接松动等因素在大电流冲击下可能造成断线,断点处产生高温电弧使油气化促使内部压力增高。
(3)调压分接开关故障:配电变压器高压绕组的调压段线圈是经分接开关连接在一起的,分接开关触头串接在高压绕组回路中,和绕组一起通过负荷电流和短路电流,如分接开关动静触头发热,跳火起弧,使调压段线圈短路。
4严重漏油
变压器运行中渗漏油现象比较普遍,油位在规定的范围内,仍可继续运行或安排计划检修。但是变压器油渗漏严重,或连续从破损处不断外溢,以致于油位计已见不到油位,此时应立即将变压器停止运行,补漏和加油。
变压器油的油面过低,使套管引线和分接开关暴露于空气中,绝缘水平将大大降低,因此易引起击穿放电。引起变压器漏油的原因有:焊缝开裂或密封件失效;运行中受到震动;外力冲撞;油箱锈蚀严重而破损等。
5套管闪络
变压器套管积垢,在大雾或小雨时造成污闪,使变压器高压侧单相接地或相间短路。变压器套管因外力冲撞或机械应力、热应力而破损也是引起闪络的因素。变压器箱盖上落异物,如大风将树枝吹落在箱盖时引起套管放电或相间短路。
以上对变压器的声音、温度、油位、外观及其他现象对配电变压器故障的判断,只能作为现场直观的初步判断。因为,变压器的内部故障不仅是单一方面的直观反映,它涉及诸多因素,有时甚至会出现假象。必要时必须进行变压器特性试验及综合分析,才能准确可靠地找出故障原因,判明事故性质,提出较完备的合理的处理方法。
6.1变压器常见故障
配变在送电和运行中,常见的故障和异常现象有:
(1)变压器在经过停运后送电或试送电时,往往发现电压不正常,如两相高一相低或指示为零;有的新投运变压器三相电压都很高,使部分用电设备因电压过高而烧毁;
(2)高压保险丝熔断送不上电;
(3)雷雨过后变压器送不上电;
(4)变压器声音不正常,如发出“吱吱”或“霹啪”响声;在运行中发出如青蛙“唧哇唧哇”的叫声等;
(5)高压接线柱烧坏,高压套管有严重破损和闪络痕迹;
(6)在正常冷却情况下,变压器温度失常并且不断上升;
(7)油色变化过甚,油内出现炭质;
(8)变压器发出吼叫声,从安全气道、储油柜向外喷油,油箱及散热管变形、漏油、渗油等。
6.2变压器故障分析
6.2.1从变压器的声音判断故障
(1)缺相时的响声
当变压器发生缺相时,若第二相不通,送上第二相仍无声,送上第三相时才有响声;如果第三相不通,响声不发生变化,和二相时一样。发生缺相的原因大致有三方面:①电源缺一相电;②变压器高压保险丝熔断一相;③变压器由于运输不慎,加上高压引线较细,造成振动断线(但未接壳)。
(2)调压分接开关不到位或接触不良
当变压器投入运行时,若分接开关不到位,将发出较大的“啾啾”响声,严重时造成高压熔丝熔断;如果分接开关接触不良,就会产生轻微的“吱吱”火花放电声,一旦负荷加大,就有可能烧坏分接开关的触头。遇到这种情况,要及时停电修理。
(3)掉入异物和穿心螺杆松动
当变压器夹紧铁心的穿心螺杆松动,铁心上遗留有螺帽零件或变压器中掉入小金属物件时,变压器将发出“叮叮当当”的敲击声或“呼…呼…”的吹风声以及“吱啦吱啦”的像磁铁吸动小垫片的响声,而变压器的电压、电流和温度却正常。这类情况一般不影响变压器的正常运行,可等到停电时进行处理。
(4)变压器高压套管脏污和裂损
当变压器的高压套管脏污,表面釉质脱落或裂损时,会发生表面闪络,听到“嘶嘶”或“哧哧”的响声,晚上可以看到火花。
(5)变压器的铁心接地断线
当变压器的铁心接地断线时,变压器将产生“哔剥哔剥”的轻微放电声。
(6)内部放电
送电时听到“噼啪噼啦”的清脆击铁声,则是导电引线通过空气对变压器外壳的放电声;如果听到通过液体沉闷的“噼啪”声,则是导体通过变压器油面对外壳的放电声。如属绝缘距离不够,则应停电吊心检查,加强绝缘或增设绝缘隔板。
(7)外部线路断线或短路
当线路在导线的连接处或T接处发生断线,在刮风时时接时断,接触时发生弧光或火花,这时变压器就发出像青蛙的“唧哇唧哇”的叫声;当低压线路发生接地或出现短路事故时,变压器就发出“轰轰”的声音;如果短路点较近,变压器将发出像老虎的吼叫声。
(8)变压器过负荷
当变压器过负荷严重时,就发出低沉的如重载飞机的“嗡嗡”声。
(9)电压过高
当电源电压过高时,会使变压器过励磁,响声增大且尖锐。
(10)绕组发生短路
当变压器绕组发生层间或匝间短路而烧坏时,变压器会发出“咕嘟咕嘟”的开水沸腾声。
变压器发生的异常响声因素很多,故障部位也不尽相同,只有不断地积累经验,才能作出准确判断。
额定电压、额定电压比、额定容量、额定电流
?调压范围
为了调整所需要的电压,变压器的绕组要具有分接抽头以改变电压比。其中主接是与额定电压额定电流和额定容量相对应的分接;分接因数是某一分接时的匝数与主分接匝数之比;分接级是以百分数表示的分接因数之差;分接范围是最大最小分接因数的范围。
?空载电流与空载损耗
?当二次绕组开路,一次绕组施加额定电压时一次绕组中流通的电流称空载电流;空载电流分为有功分量和无功分量,有功分量是损耗电流,汲取的有功功率称为空载损耗,主要与铁芯材质的单位损耗有关。
?阻抗电压与负载损耗
当二次绕组短接,一次绕组流通额定电压而施加的电压成为阻抗电压,在一次绕组中流通的额定电流汲取的有功功率称为负载损耗。
?温升
?变压器的温升,对于空气冷却变压器指测量部分的温度与冷却空气温度之差;对于水冷却变压器是指测量部分的温度与冷却器入口处水温之差;
?冷却方式
?变压器的冷却方式由冷却介质种类及其循环种类表示。
?介质:水空气?油
?循环种类:自然循环?强迫循环强迫导向油循环
?ONAN?OFAFANAF
?绝缘水平
?变压器的绝缘水平也称为绝缘强度,由设备的最高电压决定的耐受的电压值。包括雷电冲击耐受电压、操作冲击耐受电压及工频耐受电压
在价格和重量方面单相一般为三相的85%左右,除非运输条件限制,一般尽量采用三相;
高压配电装置
高压配电室主要负责高压用电设备的提供高压电源,以及设备区和值班室提供照明电源,作为配电所传送和输出电源的高压配电柜,就显得尤为重要。目前,高压配电室使用设备厂家比较多,产品各式各样,但目前使用较多的是户内中置式交流金属铠装封闭开关设备。
(五)?总体的安全设计思路
除了对应的安全措施以外,宏观控制也不可缺少,包括
1:规范设备的使用规程,严格遵照规程使用,使用前先检查。
2:对设备使用规范制定奖惩规则。
3:对于已经发现有缺陷的设备应该停止使用并检修。
4:对于发生故障的设备应该立即停止使用并进行维修或更换。
5:在条件允许的情况下,设备尽可能更新好一些的。
6:设备发生故障伴随事故发生时,优先人员的救助。
7:根据设备规格特性制定相应的维护表,要求专业人员定时对设备进行检修,保持设备处于最佳状态,减少故障率。
(六)?需要施加的防护以及安全设计
水轮机
应对于常见故障,现有如下措施:
按时对水轮机降温,或者改进降温系统,以达到防治故障的目的。
按规定作业,及时对设备进行维护检查,避免疲劳使用,发生故障。
机组过速时,应监视过速保护装置能否正常动作,若过速保护拒动或动作不正常,应手动紧急停机,同时关闭水轮机总阀。
巴氏合金的温度升高的安全措施;及时补充更新润滑油,同时为尽可能减少轴承摆度。
水轮发电机
做好设备维护检修,避免故障。
注意接地保护,系统振荡时,禁止将“DT”切手动。
检查自动励磁装置投入正常,提高U,可增加发电机静态稳定能力。
如频率表及转速表指示升高,应用开度限制限制机组有功出力并在不致使低周减载装置动作的情况下,尽量降低频率。
如因发电机失磁造成发电机本身强烈振荡失去同期时,应不待调度命令,立即将该机组与系统解列。
(七)?总结
水电站机电设备维修管理工作必须从基础做起,强化意识、转变观念,努力提高机电设备的安全可靠性,以保证水电站的长效发展。安全责任重于泰山,站加强安全领导,制定和健全各项安全管理规章制度,将安全工作做细、做严。电厂将每周五定为周“安全日”,对电厂各部位进行安全巡视,检查,监督,将安全工作做到防范于未然,对不到位之处限期整改,及时制定安全隐患整改方案,将隐患消除于萌芽状态。同时严格按照规定对在运行设备进行维护维修,严格执行规范操作,一定能够大大减少故障发生,同时减少事故发生,为安全生产提供保障。