(贵州北盘江电力股份有限公司马马崖发电厂贵州关岭561301)
摘要:贵州北盘江电力股份有限公司马马崖发电厂两台制动气机频繁故障,存在较大安全隐患。课题对该厂两台制动气机实际运行情况进行分析,提出整改措施并实施改善。电厂维护人员经诊断分析得知该厂两台制动储气罐容量过低,制动气机短时启动即可达到设定压力值0.7Mpa,正常启动打压时间仅1分20秒,工作于露点之下,油气分离器堵塞,压缩机油乳化严重,润滑作用降低,压缩机机头磨损,甚至损坏,气机不能正常启动打压,存在制动储气罐压力异常,不能提供正常稳定制动气源,可能致使机组惰性停机,镜板与推力瓦发生干摩擦,镜板、推力瓦被烧伤导致机组失备的安全隐患。根据这些诊断结果,结合空气压缩机工作特性,我们给出了可行的整改措施,并实施改善,延长气机运行时间至10分钟,解决了制动气机频繁故障现象。
关键词:制动气机;露点;油气分离器
1.设备概况
贵州北盘江电力股份有限公司马马崖发电厂水库正常蓄水位585m,死水位580m,相应库容1.365亿m3,调节库容0.307亿m3,属日调节水库。装机容量558MW(3×180MW+1×18MW),保证出力近期87.3MW,多年平均发电量15.61亿kW•h。电厂于2005年3月28日破土动工,2006年11月15日大江截流,2009年8月20日实现下闸蓄水,2015年1月10日首台机并网发电,截止2015年6月17日,4台机全部并网发电,实现一年四投。
马马崖发电厂四台机组制动气源共用两个储气罐,布置于厂房气机室,配有两台制动气机,一台主用,一台备用,依次轮换,当制动储气罐压力低于0.6Mpa时主用气机启动打压至0.7Mpa停机,当压力低至0.56Mpa时,备用气机启动,两台气机同时打压至0.7Mpa停机,保证制动供气安全稳定。
表1制动气机型号
2.故障现象
主用制动气机自动启动失败,气机本体报故障代码5(系统压力过高),制动储气罐压力低至0.56Mpa时,备用制动气机启动运行打压至0.7Mpa时停机。维护人员检查发现压缩机油乳化严重,见图1。油气分离器堵塞,更换压缩机油、油气分离器、油过滤器后气机运行正常,但一个月后出现相同故障现象,气机控制柜显示每月累计运行时间为25小时,先后更换了六次机油,油气分离器,油过滤器,对标S-20低压气机设计维护保养要求,运行1000小时后更换压缩机油,油气分离器,油过滤器,现有运行方式远不满足设计要求。
图1气机换油照片
3.潜在隐患
当两台制动气机均不能正常启动运行打压时,制动储气罐压力过低,机组停机过程中,机组转速下降到20%Ne时,制动器下腔供气不足,机组长时间低速转动,推力轴承油膜被破坏,镜板与推力发生瓦干摩擦,导致镜板、推力瓦烧伤,影响机组正常运行;气机长期工作于露点之下,压缩空气中水分含量较重,水分随压缩空气进入机组制动器,导致制动器腔体锈蚀而出现卡死现象,机组启动时,制动器未复归,不满足开机条件;机组停机过程中,制动器不能正常动作,导致机组长时间低速转动,引发烧瓦事故;油气分离器堵塞,压缩机油乳化严重,润滑作用降低,压缩机机头磨损,甚至损坏。
4.原因分析
针对制动气机频繁故障,根据故障现象经认真检查分析判断,由于制动储气罐容量固定,制动气机正常启动压力为0.6Mpa,停机压力为0.7Mpa,运行时间为1分20秒,气机短时间运行,压缩机工作温度不能达到70℃-100℃,工作于露点之下,进气空气中的水分经过压缩机头时不能汽化随压缩空气排出,形成的冷凝液混合在压缩机油中,致使气机内部油罐油位过高,压缩机油中混入水分,使油乳化,润滑功能降低,容易导致机头的损坏;油气分离器吸水失效,其两侧压差增大,气机本体报故障代码5(系统压力过高故障)。
5.解决思路
(1)增加制动储气罐容量,使气机运行打压时间延长。
(2)在气机出气管路上增设排污管,加装排污手阀或排污电磁阀,将排污电磁阀与制动气机启动控制开关并联连接,实现气机一边运行打压,一边打开排污电磁阀排污,通过调节排污电磁阀前端的排污手阀开度控制气罐进气量,控制气机运行时间,从而延长气机运行时间,避免冷凝水与压缩机油混合,导致机油乳化,油气分离器堵塞。
6.技术改造
经电厂技术部门研究决定,增设制动气机排污管,并在排污管上加装排污电磁阀,将其与气机启动控制开关并联连接,电磁阀前端安装排污手阀,如图1。气机运行时,通过调节排污手阀开度控制气机运行时间,制动储气罐压力为0.6Mpa时,气机启动,停机压力为0.7Mpa,工作时间由之前的1分20秒延至10分钟,避免了冷凝水与压缩机油混合,致使油乳化,冷凝水导致油气分离器堵塞。
7.改造效果
经过改造取得效果:经2016年11月份改造以来,两台制动气机正常运行16个月,期间未出现机油乳化、油气分离器堵塞等故障,压缩空气中所含水分明显减少,保证了机组安全运行。
取得的经济效益:改造前,制动气机频繁故障报警,无法正常启动打压,需每星期给气机油罐排水,人工手动启动气机运行30分钟增加气机本体温度;每月每台更换一次压缩机油、油气分离器和油过滤器,每次每台气机需一桶(20L)博格气机专用油,材料分项所需费用为:气机专用油1480元/桶、油气分离器2567元/个、油过滤器220元/个,故单台气机每次维护保养所需费用4267元。改造后11个月以来,两台制动气机均未出现过上述故障现象,共节约维护材料费68272元。
取得安全效益:(1)制动气机正常运行,保证了制动储气罐压力正常,制动供气稳定,避免了机组长时间低速转动,引发烧瓦风险。(2)压缩空气中水分减少,避免了制动器缸体锈蚀卡塞,保证了机组正常开停机。(3)避免了压缩机油乳化,润滑作用降低,压缩机机头磨损,甚至损坏。
取得社会效益:避免了机组因为停机时制动供气异常,长时间低速转到导致镜板、推力瓦烧损,造成机组失备,影响电网正常调度。
8.总结
电厂技术人员通过对两台制动气机工作原理的分析研究,运用对标分析法,把气机实际运行情况和设计维护保养周期作对比,查出了故障原因:储气罐容量固定,气机启动短时间运行打压即可达到储气罐设定值0.7Mpa,气机工作于露点温度之下,冷凝水无法汽化排出,导致油气分离器堵塞,油乳化。找准病因后,通过技术改造,现两台制动气机运行时间均由以前的1分20秒延长至10分钟,自2016年11月份改造后至今16个月以来,从未出现上述故障现象,定期检查压缩机油,油色油位正常,对制动气机的改造达到了预期效果。
参考文献:
[1]任煜峰.水轮发电机组值班(上册).中国电力出版社,2003年5月,63-78。
[2]张诚、陈国庆.水轮发电机组检修.中国电力出版社,2012年4月,292-294.
作者简介:高锐(1992-03),男,助理工程师,主要从事水电厂机械检修