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柴油发电机故障分析及处理

2019-10-22
来源: 礼德动力
1 概况某电厂装机容量为2×350MW,采用发电机主变单元接线方式。每台机组各配置1台600kW 柴油发电机作为保安备用电源,柴油发电机为美国斯坦福HCI634A型,为MTU产四冲程12缸原装进口柴油发动机。控制系统采用科迈IGCU 控制器,PLC 为莫迪康公司TSX 系列产品,整套产品由泰豪科技公司组装生产。
 
2 保安母线接线及逻辑电厂保安母线接有3路供电电源,即汽机PC段、锅炉PC段、柴油发电机机组。正常运行时,根据运行需要由汽机PC段或锅炉PC段中任一路供电,具体接线如图1所示。
 
保安段K3 K5 K1K7 K9 K0汽机 PC段 锅炉 PC段 G柴油发电机组图1 保安段接线图保安段逻辑如下。
 
(1)汽机PC段与锅炉PC段电源互为备用。当正常工作电源失压时,自动投入备用段。
 
(2)当汽机PC段和锅炉PC段电源均失压时,在断开保安段上汽机PC段和锅炉PC段电源开关K3、K5后,启动柴油发电机机组;7s后,先合柴油发电机机组出口开关K0,再合柴油发电机机组保安段母线侧开关K1。
 
(3)工作电源上级开关联跳下级开关,即K7跳闸联跳K3,K9跳闸联跳K5。
 
3 问题处理
3.1 柴油发电机机组不能带负荷某日,进行柴油发电机带负荷试验。在保安段失压后,柴油发电机启动,K0合闸,在K1合闸后跳闸的同时K0也跳闸,柴油发电机停运。反复进行几次操作均如此。
 
鉴于控制器发出发电电压低卸载信号,检查发电机电压低卸载定值,该定值原设定为90%。经实测,带载时发电机机端电压均有不同程度下降,调压性能不良。为安全起见,将发电机电压低卸载定值由90%下调到75%,同时取消控制柜内调同步用IG-AVRi模块,以提高柴油发电机调压反应速度。处理后,柴油发电机带部分负荷试验成功。
 
3.2 柴油发电机机组不能稳定带冲击负荷某日,进行柴油发电机带负荷试验。在保安段失压后,柴油发电机启动,K0合闸,在K1合闸后跳闸的同时K0也跳闸,柴油发电机停运。反复进行几次操作,此故障时而会出现。虽将发电机电压低卸载定值由75%下调到50%,但仍不能消除不正常现象。
 
经查,柴油发电机在保安段失电带负荷瞬间,即合K1开关时,机端电压瞬时下降,此时机组控制器IGCU判断机组参数不正常,因此“机组参数正常”继电器J14返回,常闭接点接通K0跳闸回路,K0跳闸。K0跳闸且“机组参数正常”继电器J14常开接点至PLC不通时,PLC判断机组故障,联跳K1开关。出现此故障是因机组“参数正常信号”接点J14受控制器内保护影响。此为设计缺陷,未考虑到“参数正常信号”继电器不受所关联的保护延时的影响。
 
鉴于柴油发电机启动后供油阀常闭接点会打开,在柴油发电机出口开关跳闸回路再串接一供油阀J4常闭接点。这样,在柴油发电机带载瞬间,虽然“机组参数正常”继电器J14常闭接点返回,但是供油阀J4常闭接点未返回,从而保证了此时出口开关K0不会跳闸。在柴油发电机机组保护动作时, “公共停”继电器J13常开接点接通,可直接跳开K0开关。同时,在PLC中增加“公共停”信号,用以取代“机组参数正常”常开接点来控制K1开关。由于“公共停”信号输出为柴发机组的保护输出,设有延时,因此在机组突加负载时不会动作,这就解决了K1开关在机组非故障情况下突加负载跳闸的问题。
 
同时, “公共停”继电器J13接点动作时,可在IGCU的历史记录中查阅具体故障,方便查找事故原因。改造后K0分合闸回路如图2所示。
 
合闸回路跳闸回路图2 改造后K0分合闸回路图3.3 柴油发电机定期试验时不能启动某日,进行柴油发电机定期试验。启动柴油发电机3次均未成功,控制器发“电池电压低”、“过启动”信号。为排除电池容量不足的可能性,将正常启动柴油发电机的电池与该台无法启动柴油发电机的电池互换。互换后,该台柴油发电机故障依旧,而原正常启动柴油发电机能正常启动,由此可判断电池容量满足要求。后检查发现柴油过滤器外壳上有一条裂缝,柴油过滤器内的油已泄漏,里面存有空气,这导致了柴油发电机启动时进油不畅,也导致了启动时间过长,进而引起电池电压低。更换燃油过滤器后,柴油发电机启动正常。
 
类似情况,柴油发电机发“电池电压低”,第一次启动不成功,第二次启动成功。现场检查发现柴油发动机进油不畅,进一步检查发现进油管接头未卡牢导致油管进空气。柴油发电机虽然第一次启动未成功,但是将内部空气排出,因此第二次启动成功。
 
4 建议基建时未做好柴油发电机带额定负荷及大负荷冲击试验,导致未发现隐性问题。目前,有时柴油发电机仅进行空载试验,或在无负荷时仅带部分小负荷进行试验。而定值的设定、柴油发电机的逻辑、调压系统的调节均需要进行大负荷冲击试验才能发现是否合理,因此基建时一定要把好柴油发电机带负荷试验关。
 
要注意控制器的选型和定值设置。柴油发电机电源作为电厂事故紧急停机电源,在保证安全的情况下,柴油发电机保护应尽可能合理设置,取消一些不必要的保护。在选型时,控制器务必具有异常事件记录能力,这有利于故障处理。
 
柴油发电机出现异常不能启动时要进行综合分析,区分是机务问题还是电气问题。在实际运行中,虽然问题在柴油发动机,但是信号输出或故障显示常表明故障在电气系统内,这时就需要先区分故障范围,以便尽快找到故障点。
 
天气寒冷时,蓄电池内部物质活性降低,导致其容量下降,需注意对柴油发电机内部元器件加热,在冷却水散热器内加注防冻液,在室内加装油汀。如果柴油发电机为整体箱式外置式,那么就更需要注意箱内设备保温。
 
定期(如3年)更换柴油发电机蓄电池,以防止蓄电池容量不足导致柴油发电机不能启动。
 
5 结束语柴油发电机电源是电厂的重要组成部分,在出现故障时,要仔细对比,综合分析,结合看、听、摸、嗅进行检查,找出故障点。同时,要高度重视对柴油发电机的定期维护保养,定期进行空载试验,以确保关键时刻柴油发电机能够发挥其作用。