机组开机转速上升变慢的问题原因

机组开机转速上升变慢

二滩水电厂位于雅砻江下游攀枝花市境内，装有6台单机容量为550 MW的机组，总装机容量3300 MW，是中国20世纪建成投产的最大水电厂，第一台机组于1998年7月25日投入运行，至1999年12月4日电厂全面竣工投产。

六台机组调速器电气柜和机械柜均由瑞士HYDRO VEVEY公司制造，金属构件部分(如集油槽、 接力器等)由加拿大GE公司制造。

二滩水电厂4号机组2002年5月大修结束后投入运行，在12月机组停下后再次开机时发现机组转速上升变慢，比正常开机多用约3 min时间转速才上升到额定转速，延缓了开机并网时机，但并网之后机组运行调节正常。

1、开机相关问题及开机波形录制

二滩机组在具备开机条件后，开机过程有如下四步：

①放开导叶开度限制，打开开机电磁阀，调速器首先作用于%26ldquo;启动开度ⅠCYD0%26rdquo;，将导叶开至当前水头下空载开度的0.3倍(注：空载开度由调速器根据当前水头与空载开度协联曲线得出)，ⅠCYD0限制住导叶开度，待机组转速上升；

②当机组转速上升到5Hz时，调速器自动转换至%26ldquo;启动开度ⅡCYD%26rdquo;，即将导叶开至空载开度的0.75倍，ⅡCYD限制住导叶开度，机组转速继续上升；

③当机组转速上升到20H时，调速器自动转换至%26ldquo;启动开度ⅢCYD2控制%26rdquo;，再将导叶开至空载开度的1.25倍，ⅢCYD2限制住导叶开度，当机组转速至49.5 Hz时，导叶自动回关至空载开度；

④在空载开度调速器将转速控制在50%26plusmn;0.2 Hz，合发电机出口开关并网。至此，整个开机过程结束。正常开机波形如图1。

为了找出4号机开机时机组转速上升变慢的原因，2002年12月26日录制了4号机开机过程的波形，见图2。

2、机组转速上升变慢原因分析

图1、图2开机波形均是调速器首先给定启动开度ⅠCYD0=2.8%，然后导叶打开，导叶开至一定开度，机组转动，当导叶开到Y=2.8%时被ⅠCYD0限制住；当转速等于5 Hz时，调速器切换至ⅡCYD=7.0%控制，导叶和转速继续上升，当导叶开到7.0%时被ⅡCYD限制住；直到转速上升到20 Hz时，调速器切换至ⅢCYD2=12.7%控制，导叶和转速继续上升，当导叶开到12.7%时被ⅢCYD2限制住；直到转速上升到49.5Hz时，导叶回关至9.3%，转速稳定在50%26plusmn;0.2 Hz。由此可以得出：空载开度CYD=9.3%，ⅠCDY0=0.3CYD，ⅡCYD=0.75CYD，ⅢCYD2=1.25CYD;这四组关系与二滩调节系统设定相符，这说明开机过程中调速器内部控制正常。

从图1、图2开机波形比较可知，在同一水头下(当时水头177 m，空载开度为9.3%)，正常开机在导叶开到约2%时机组就开始转动，而这次在导叶开到2.6%后机组才开始转动，且其转速上升明显很慢，正常开机转速从0～5 Hz约20 s，但这次需120 s。到5 Hz以后转速上升与正常开机无太大差异。因此，开机变慢主要慢在0～5 Hz段。

分析转速上升变慢原因：

(1)因开机过程中调速器显示启动开度、空载开度、水头信号及测速装置均正常，且开机并网后机组运行调节正常，所以分析转速上升慢可能是开机有风闸制动或起始阶段高压油未完全顶起等阻力原因引起。
但经实际现场检查机组风闸在开机过程中处于完全落下状态，无风闸顶起制动现象；再检查开机过程中高压油系统正常，且推力瓦瓦温很低。这说明风闸制动和轴瓦间摩擦阻力等不可能是4号机开机变慢的原因。

(2)在排除制动阻力等原因后，将分析重点落在了是否是水力推动不够引起。分析在0～5 Hz段出现了实际开度小于调速器给定开度，致使水推力不够，从而出现机组转速上升较慢。出现这种情况应是导叶开度传感器线性度变差，使其测量值(即反馈值)大于实际值。

为了验证这一分析，开机过程中用钢卷尺在接力器上作了如下测量，导叶开到第一启动开度时，接力器实际仅伸长13 mm；导叶开至第二启动开度，接力器伸长44.6 mm；开机过程中接力器最大伸长量为78 mm；机组空载稳定在50%26plusmn;0.2 Hz时，即空载开度时，接力器伸长59 mm。
依据表1计算可以得出(同时，明显可以看出)：导叶在2.8%开度时实际开度与反馈开度误差达到25%，在7%以后误差变得很小。这说明导叶开度传感器起始段线性度已严重变坏，这就是4号机开机时在0～5 Hz段转速迟迟不能上升的原因，即是4号机开机时转速上升变慢的根本原因。

3、结束语

根据以上分析和检验，2003年1月16日小修时对4号水轮机导叶开度传感器线性度进行了重新调整，调整后4号机组开机恢复正常，机组在2 min内就能由0上升到50 Hz，解决了4号机组开机并网迟缓问题，确保了电厂的完全生产。