2F调速器开机过程中导叶反馈故障致机组过速原因分析及防范措施(汇总).doc

2F调速器开机过程中导叶反馈故障致机组过速原因分析及防范措施2011年9月8日09：44，上位机发令开2F至发电态，在开机流程执行过程中，由于滑块式导叶位移传感器滑块与固定支架脱落造成导叶反馈故障，导致开机过速，直至140%ne动作后过速限制器动作，2F事故停机。下面就故障原因做如下分析：一、 事故现象及过程1、 监控系统报警信息09：44：27 2号机组停机到发电令 动作；09：45：34 2号机组调速器开机令 动作；09：45：54 2号机组导叶空载以上通 动作；09：45：57 2号机组调速器导叶自动位置 复归；09：45：57 2号机组调速器轮叶自动位置 复归；09：46：08 2号机组90%额定转速 动作；09：46：09 2号机组励磁投入状态 动作；09：46：09 2号机组空转态 动作；09：46：14 2号机组115%额定转速 动作；09：46：21 2号机组空载态 动作；09：46：21 2号机组同期启动（开出） 动作；09：46：26 2号机组电气转速140%（水机通讯） 动作；09：46：26 2号机组投事故停机电磁阀（水机开出） 动作；09：46：26 2号机组2QF第一跳闸线圈分（水机开出） 动作；09：46：26 2F2号机组2QF第二跳闸线圈分（水机开出） 动作；09：46：26 2号机组FMK分（水机开出） 动作；09：46：26 2号机组过速限制器投入 动作；09：46：26 2号机组紧急停机反馈接点 动作；09：46：27 2号机组紧急停机 动作；09：46：27 2号机组事故 动作；09：46：27 2号机组灭磁令 动作；09：50：52 2号机组停机态 动作；09：58：00 2号机组开机条件准备好 动作。2、 调速器电气柜报警信息9:45:53 调速器电器柜报A、B机伺服环故障； 3、 调速器开度信息09：45 上位机记录数据显示导叶最大开度为36.3%；09：45 上位机记录数据显示轮叶最大开度为20%。二、 事故原因分析1、 调速器基本开机原理我站调速器具有全自动的平稳启动程序和快速实现同期的控制算法。该控制规律可确保机组在任何水头下均可以按照给定的开机同期时间完成同期并网，即机组的开机时间与水头及开度限制没有关系。接到开机令后，调节器自动将转速给定值从当前值以一定的斜率增加至空载转速（SNL）给定值。设置开机斜坡（曲线）的目的是控制水轮机快速平稳到达额定转速，减少水轮机部件的磨损，缩短开机时间，减小转速超调量。开机过程为：发出开机令之前，从开机令发出到转速信号有效这段时间内，转速给定值均跟踪实际的转速；一旦转速信号有效，就由空载转速PID算法控制。一进入空载转速PID控制，转速给定值就以速率#1（RATE#1，缺省值为每秒(4%*Fr)）增加，同时空载转速PID算法控制机组实际转速以相同速率上升；到速率#2切换点（RATE#2 SWITCH POINT，缺省值为(85%*Fr）)，转速给定值就以速率#2（RATE#2，缺省值为每秒(2%*Fr）)增加，同时空载转速PID算法控制机组实际转速以相同速率继续上升；到速率#3切换点（RATE#3 SWITCH POINT，缺省值为(95%*Fr）)，转速给定值就以速率#3（RATE#3，缺省值为每秒(1%*Fr）) 增加，同时空载转速PID算法控制机组实际转速以相同速率继续上升；直到转速给定值增加到SNL给定值（缺省值为(100.5%*Fr），自动开机斜坡（曲线）步骤就完成。（如右图所示）2、 导叶(轮叶)伺服环故障检测原理调速器机械柜为一液压随动系统，控制系统实时监测其给定值(即控制系统输出)与其实际值之偏差，如果在正常操作中其偏差在一定时间内(10s)一直大于某一给定值(6%)，则产生导叶(轮叶) 伺服环故障，对应控制机正常指示灯熄灭，调速器导叶(轮叶)切至备用控制机或手动操作。3、事故原因分析（1）机组过速事故原因09：45：34机组LCU发出2号机组调速器开机令，2号机组调速器按照自动开机控制程序自动的将导叶开度迅速开至30%开度，轮叶开至20%开度，机组按照第一开机速度使转速按4%速率快速上升，但在开机过程中，导叶滑块位移传感器与拉杆脱节，导叶滑块停留在原位，其反馈信号没有随导叶的开大而变大，当导叶实际开度开至30%后，所采集到的实际开度与给定输出的差值远远大于6%时，因此09:45:53 调速器电气柜报出“A、B机伺服环故障”，此故障一出，调速器立刻切将导叶和轮叶切为手动运行状态。调速器导叶、轮叶切为手动后，机组转速达到85%Ne时，调速器无法按照频率模式，跟踪给定频率50Hz自动关小导叶，实现以第二速度控制速度上升，因导叶实际开度仍然为30%开度，机组转速将快速上升，以致最后达到转速140%Ne而过速停机。（2）机组自动开机开度过大原因按照自动开机空载开度设置开度为30%，但监控系统采集的数据为导叶最大开度为36.3%；其主要原因为2F拉线式位移位移传感器有6%的误差。在机组停机状态下显示数值约为6%左右。（3）滑块式传感器与拉杆脱节原因滑块式位移传感器故障的主要原因是安装不合理。我站导叶接力器传动杆由于与接力器推拉杆移动轴线没有完全处于平行线上，同时由于机组震动或背紧螺母松动等原因发生旋转，造成传感器远端就随着导叶接力器传动杆发生侧向位移，导致传感器憋劲，刮伤传感器滑道或滑块与拉杆脱落，最终导致传感器故障。三、 防范改进措施1、 调整调速器机柜主阀位置，确保其在复中状态，但是由于机组振动及主阀频繁动作等原因，不可能长时间保证主阀在中间位置。因此在日常运行维护中，可以定期切换导叶控制方式以判断主阀位置，若发现有偏开或偏关等情况时，即刻作出调整；尤其目前2号机组抽动严重，应查明原因进行处理。2、 更改调速器导叶开度采集信号上送方式，将导叶滑块式位移传感器和拉线式传感器信号同时送监控和调速器，调速器以导叶滑块式位移传感器为主，拉线式传感器信号为辅，当导叶滑块式位移传感器故障时，自动采集拉线式传感器信号，当两路均故障时，再报伺服环故障信息将调速器切为手动。目前，我站导叶滑块式位移传感器采集信号送至机组调速器，拉线传感器信号送至监控系统，此种采集方式存在诸多问题：（1） 当导叶滑块式位移传感器出现故障后，导叶将立即切为手动，影响机组正常运行；（2） 同时在监控上难以准确记录故障时导叶实际开度值，为事故分析带来了难度，建议完善调速器、励磁与上位机通讯量。3、 取消机组空载时导叶开度参与故障判断的功能，即导叶反馈故障后，仍为自动运行，不切为手动。这样的话至少在转速上升到45Hz时，因调速器进入频率调节模式且导叶在自动位置，所以他就能通过电气控制将导叶往回关，使频率稳定于50Hz左右，不至于因导叶手动运行时不受控而过速。4、 更换其他更为可靠的传感器，调整导叶传感器安装位置，改进安装工艺。传感器固定端可继续安装在导叶接力器缸体上，但传感器活动端不应安装在导叶接力器的传动杆上，可安装在导叶控制环耳上，即使导叶接力器传动杆发生旋转，也不会影响到导叶传感器，可从根本上解决传感器憋劲问题。5、 完善保护功能，在“机组115%转速+主配拒动”停机逻辑框图中取消“导叶空载以上通”条件。使机组转速上升为115%转速时，出现此类事故即可实现提前停机。6、 应