CN111638016A - 一种检测立式水轮机主轴密封异常的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种检测立式水轮机主轴密封异常的方法,包括下列步骤:1)设定水泵正常抽水时间为T抽、正常抽水间隔时间为T间;2)通过水轮发电机组现有的顶盖排水控制系统及其相连的计算机,获取水泵历次抽水时间TC、历次抽水间隔时间TJ;3)进行下列比较:31)水泵历次抽水时间TC>1.5倍水泵正常抽水时间T抽;检测出水泵效率下降,水泵存在叶片松动或掉块缺陷;32)水泵历次抽水间隔时间TJ<1.5倍水泵正常抽水间隔时间T间;检测出水泵效率正常,同时当水泵历次抽水间隔时间TJ<0.7倍水泵正常抽水间隔时间T间,检测出主轴密封异常。实现立式水轮机主轴密封异常的有效检测。
Description
技术领域
本发明涉及一种检测立式水轮机主轴密封异常的方法,属于水轮机故障检测技术领域。
背景技术
水轮机将水能转换为旋转的机械能后,带动发电机转子旋转,切割磁力线,在定子中感应出电动势而向外输出电能。水轮机的工作水头从几十米到上千米不等,为了充分利用水的势能,水轮机安装在较低的地方,正常发电时水轮机顶盖下的压力与水电站水的势能相近,即水头越高水压越大。为了减少机组顶盖和转环之间的渗漏水,通常都要在水轮机上设置主轴密封。主轴密封的工作过程如下:
为了减少顶盖与转环之间的漏水量,需要主轴密封投入工作,即在主轴密封1下腔8送入适当压力水,使主轴密封1在水压的作用下克服自身的重量上浮后,与水轮机转环2接触而缩小其间的间隙,如图1、图2,顶盖与转环之间漏出的水作为主轴密封环与转环之间的润滑水,防止摩擦烧损主轴密封环,同时在水封的作用下堵住水上溢,防止过多的水上溢而淹水导轴承,维持水导轴承及机组安全稳定运行。检修时,停止向主轴密封1下腔8供水,主轴密封1在自重的作用下下落,如图3。
通常由顶盖上方配置的排水泵将漏水排到下游尾水。当主轴密封出现上浮不到位或磨损过大等异常情况时,会造成主轴密封漏水量增大,排水泵抽水频繁。因水轮机主轴密封的位置特殊,目前无法直接对主轴密封的工作状态、磨损情况进行直接测量。当主轴密封异常时,为确保工作人员安全,需要机组停机后确保人员安全的情况下才能到现场对主轴密封环的状态及磨损情况进行检查。因此,有必要对现有技术加以改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种准确、快速检测主轴密封异常故障的方法,以便采取检修处理措施,缩短检修工期,节约检修成本,延长设备使用寿命。
通常,大中型混流式水轮机顶盖排水系统的配置标准为:排水泵、测量顶盖水位的水位计及排水PLC控制系统,水泵的运行信号、顶盖水位信号均送给PLC控制系统,实现水泵的自动启、停控制,控制逻辑为:当水位升高时,启动水泵抽水,使水位降低至停泵水位,停止水泵运行,PLC控制系统将水位、水泵抽水等信号送至计算机监控系统,当水位高于“过高水位”时,计算机监控系统能发出报警信号。
当主轴密封不能正常上浮或磨损增大时,将造成主轴密封与水轮机转环之间的间隙增大,导致漏水量增加。
本发明通过下列技术方案实现:一种检测立式水轮机主轴密封异常的方法,其特征在于包括下列步骤:
1)设定水泵正常抽水时间为T抽、正常抽水间隔时间为T间;
2)通过水轮发电机组现有的顶盖排水控制系统及其相连的计算机,获取水泵历次抽水时间TC、历次抽水间隔时间TJ;
3)根据步骤2)获取的水泵历次抽水时间TC、历次抽水间隔时间TJ和步骤1)设定的水泵正常抽水时间T抽、正常抽水间隔时间T间,进行下列比较:
31)水泵历次抽水时间TC>1.5倍水泵正常抽水时间T抽;
检测出水泵效率下降,水泵存在叶片松动或掉块缺陷;
32)水泵历次抽水间隔时间TJ<1.5倍水泵正常抽水间隔时间T间;
检测出水泵效率正常,同时当水泵历次抽水间隔时间TJ<0.7倍水泵正常抽水间隔时间T间,检测出主轴密封异常;
4)根据步骤3)的检测结果,结合水泵效率下降或主轴密封异常,制定检修、处理措施,以便在检修时进行处理。
本发明具有下列优点和效果:
1)能够自动、准确检测顶盖排水泵的效率是否正常,为水泵检修、维护提供参考和指导。
2)能够自动、精准检测出主轴密封异常故障,为运行值班人员在突发主轴密封异常的情况下采取应对措施提供参考,同时为检修维护人员准备检修材料、制定检修方案提供有力的指导和支撑。
3)当主轴密封异常时就能够提前进行故障预警,防止故障扩大,减少因故障扩大抢修造成的损失。按照单机容量70万千瓦计算,每多停机一小时,损失为14万元,给企业带来巨大的经济效益。
附图说明
图1为主轴密封俯视图;
图2为主轴密封顶起示意图;
图3为主轴密封落下示意图;
图4为顶盖及顶盖水位计示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。
实施例1
某电厂4号机组配置有两台功率功率为11kW的顶盖排水泵,一套能测量顶盖水位的水位计,输出信号含模拟量和开关量,PLC控制系统,水泵的运行信号、顶盖水位信号均送PLC控制系统,实现水泵的自动启停控制,控制逻辑为:当水位升高至第一级报警水位(主启水位)H1时,启动一台主用泵,当水位继续上升至第二级报警水位(备启水位)H2时,备用泵启动,当水泵抽水将水位降低至停泵水位H0时,水泵停止运行;PLC控制系统将水位、水泵启停等信号送至计算机监控系统;当水位高于“过高水位”H3时,计算机监控系统能发出报警信号;顶盖及顶盖水位计示意如图4;
一种检测立式水轮机主轴密封异常的方法,包括下列步骤:
(1)设定水泵正常抽水时间T抽=10分钟,水泵正常抽水间隔时间T间=120分钟;
(2)通过4号机组现有的顶盖排水控制系统及其相连的计算机,获取水泵历次抽水时间TC、历次抽水间隔时间TJ(2019年11月11日)如下:
时间戳 | 主用泵运行状态 | 变量 | 备注 |
00:07:46 | 0 | Ti1 | 泵停止 |
00:22:46 | 0 | Ti2 | 泵停止 |
00:37:16 | 1 | Ti3 | 泵运行 |
00:47:17 | 0 | Ti4 | 泵停止 |
01:37:16 | 1 | Ti5 | 泵运行 |
01:47:16 | 0 | Ti6 | 泵停止 |
02:37:17 | 1 | Ti7 | 泵运行 |
02:47:18 | 0 | Ti8 | 泵停止 |
03:37:17 | 1 | Ti9 | 泵运行 |
03:47:18 | 0 | Ti10 | 泵停止 |
… | |||
hh:mm:ss | 1 | Ti<sub>N-2</sub> | 泵运行 |
hh:mm:ss | 0 | Ti<sub>N-1</sub> | 泵停止 |
hh:mm:ss | 1 | Ti<sub>N</sub> | 泵运行 |
hh:mm:ss | 0 | Ti<sub>N+1</sub> | 泵停止 |
注:水泵运行状态为“1”表示运行,为“0”表示停止运行;
水泵历次抽水时间,即每次水泵从启动运行到停泵的时间计算如下:
水泵第一次抽水时间TC1=Ti4-Ti3=10分钟1秒
水泵第一次抽水时间TC1=Ti6-Ti5=10分钟0秒
水泵第一次抽水时间TC1=Ti8-Ti7=10分钟1秒
…
水泵第N次抽水时间TCN=TiN-TiN-1
水泵历次抽水间隔时间,即每两次水泵启动的间隔时间计算如下:
水泵第一次抽水间隔时间TJ1=Ti5-Ti3=60分钟0秒
水泵第二次抽水间隔时间TC2=Ti7-Ti5=60分钟1秒
水泵第三次抽水间隔时间TC3=Ti9-Ti7=60分钟0秒
…
水泵第N次抽水间隔时间TJN=TiN-TiN-2
(3)根据步骤(2)获取的水泵历次抽水时间TC、历次抽水间隔时间TJ和步骤(1)设定的水泵正常抽水时间T抽、正常抽水间隔时间T间,进行下列比较:
31)水泵历次抽水时间TCN为10分钟<1.5倍水泵正常抽水时间T抽=(10×1.5)15分钟,检测出水泵效率正常;
32)水泵效率正常情况下,水泵历次抽水间隔时间TJ=60分钟<0.7倍水泵正常抽水间隔时间T间=(120×0.7)84分钟,检测出主轴密封异常;
(4)根据步骤(3)的检测结果,制定检修、处理措施,对存在的主轴密封异常进行检查、修复;
(5)主轴密封检查、修复后,再次从机组及其相连的顶盖排水控制系统和计算机监控系统获取水泵历次抽水时间TC、历次抽水间隔时间TJ(2019年11月15日)如下:
时间戳 | 主用泵运行状态 | 变量 | 备注 |
00:07:46 | 0 | Ti1 | 泵停止 |
00:22:46 | 0 | Ti2 | 泵停止 |
00:37:16 | 1 | Ti3 | 泵运行 |
00:47:17 | 0 | Ti4 | 泵停止 |
02:37:16 | 1 | Ti5 | 泵运行 |
02:47:16 | 0 | Ti6 | 泵停止 |
04:37:17 | 1 | Ti7 | 泵运行 |
04:47:18 | 0 | Ti8 | 泵停止 |
06:37:17 | 1 | Ti9 | 泵运行 |
06:47:18 | 0 | Ti10 | 泵停止 |
… | |||
hh:mm:ss | 1 | Ti<sub>N-2</sub> | 泵运行 |
hh:mm:ss | 0 | Ti<sub>N-1</sub> | 泵停止 |
hh:mm:ss | 1 | Ti<sub>N</sub> | 泵运行 |
hh:mm:ss | 0 | Ti<sub>N+1</sub> | 泵停止 |
注:水泵运行状态为“1”表示运行,为“0”表示停止运行;
水泵历次抽水时间,即每次水泵从启动运行到停泵的时间计算如下:
水泵第一次抽水时间TC1=Ti4-Ti3=10分钟1秒
水泵第一次抽水时间TC1=Ti6-Ti5=10分钟0秒
水泵第一次抽水时间TC1=Ti8-Ti7=10分钟1秒
…
水泵第N次抽水时间TCN=TiN-TiN-1
水泵历次抽水间隔时间,即每相连两次水泵启动的间隔时间为计算如下:
水泵第一次抽水间隔时间TJ1=Ti5-Ti3=120分钟0秒
水泵第二次抽水间隔时间TC2=Ti7-Ti5=120分钟1秒
水泵第三次抽水间隔时间TC3=Ti9-Ti7=120分钟0秒
…
水泵第N次抽水间隔时间TJN=TiN-TiN-2
6)检修后水泵历次抽水间隔时间为120分钟,与正常抽水间隔时间120分钟一致,说明通过检修对主轴密封处理后,达到效果,证明本发明检测有效、准确、可靠。
实施例2
某电厂6号机组配置有两台功率为7.5kW的顶盖排水泵,一套能测量顶盖水位的水位计,输出信号含模拟量和开关量,PLC控制系统,水泵的运行信号、顶盖水位信号均送PLC控制系统,实现水泵的自动启停控制,控制逻辑为:当水位升高至第一级报警水位(主启水位)H1时,启动一台主用泵,当水位继续上升至第二级报警水位(备启水位)H2时,备用泵启动,当水泵抽水将水位降低至停泵水位H0时,水泵停止运行;PLC控制系统将水位、水泵启停等信号送至计算机监控系统;当水位高于“过高水位”H3时,计算机监控系统能发出报警信号;顶盖及顶盖水位计示意如图4;
一种检测立式水轮机主轴密封异常的方法,包括下列步骤:
(1)设定水泵正常抽水时间T抽=20分钟,水泵正常抽水间隔时间T间=240分钟;
(2)通过6号机组现有的顶盖排水控制系统及其相连的计算机,获取水泵历次抽水时间TC、历次抽水间隔时间TJ(2019年7月6日)如下:
注:水泵运行状态为“1”表示运行,为“0”表示停止运行;
水泵历次抽水时间,即每次水泵从启动运行到停泵的时间计算如下:
水泵第一次抽水时间TC1=Ti4-Ti3=20分钟1秒
水泵第一次抽水时间TC1=Ti6-Ti5=20分钟0秒
水泵第一次抽水时间TC1=Ti8-Ti7=20分钟0秒
…
水泵第N次抽水时间TCN=TiN-TiN-1
水泵历次抽水间隔时间,即每两次水泵启动的间隔时间计算如下:
水泵第一次抽水间隔时间TJ1=Ti5-Ti3=120分钟0秒
水泵第二次抽水间隔时间TC2=Ti7-Ti5=119分钟59秒
水泵第三次抽水间隔时间TC3=Ti9-Ti7=119分钟59秒
…
水泵第N次抽水间隔时间TJN=TiN-TiN-2
(3)根据步骤(2)获取的水泵历次抽水时间TC、历次抽水间隔时间TJ和步骤(1)设定的水泵正常抽水时间T抽、正常抽水间隔时间T间,进行下列比较:
31)水泵历次抽水时间TCN为20分钟<1.5倍水泵正常抽水时间T抽=(20×1.5)30分钟,检测出水泵效率正常;
32)水泵效率正常情况下,水泵历次抽水间隔时间TJ=120分钟<0.7倍水泵正常抽水间隔时间T间=(240×0.7)168分钟,检测出主轴密封异常;
(4)根据步骤(3)的检测结果,制定检修、处理措施,对存在的主轴密封异常进行检查、修复;
(5)主轴密封检查、修复后,再次从机组及其相连的顶盖排水控制系统和计算机监控系统获取水泵历次抽水时间TC、历次抽水间隔时间TJ(2019年7月7日)如下:
注:水泵运行状态为“1”表示运行,为“0”表示停止运行;
水泵历次抽水时间,即每次水泵从启动运行到停泵的时间计算如下:
水泵第一次抽水时间TC1=Ti4-Ti3=20分钟0秒
水泵第一次抽水时间TC1=Ti6-Ti5=20分钟0秒
水泵第一次抽水时间TC1=Ti8-Ti7=20分钟0秒
…
水泵第N次抽水时间TCN=TiN-TiN-1
水泵历次抽水间隔时间,即每相连两次水泵启动的间隔时间为计算如下:
水泵第一次抽水间隔时间TJ1=Ti5-Ti3=240分钟1秒
水泵第二次抽水间隔时间TC2=Ti7-Ti5=239分钟57秒
水泵第三次抽水间隔时间TC3=Ti9-Ti7=239分钟59秒
…
水泵第N次抽水间隔时间TJN=TiN-TiN-2
(6)检修后水泵历次抽水间隔时间约为240分钟,与正常抽水间隔时间240分钟一致,说明通过检修对主轴密封处理后,达到效果,证明本发明检测有效、准确、可靠。
通过以上的实施例,证明该方法能够准确的检测诊断主轴密封异常,并提前报警,给水电厂安全稳定运行奠定了基础。该检测诊断方法在其他的水电机组也适用,结合水轮机、主轴密封结构形式以及顶盖水泵功率等设备实际情况,修改相关参数即可。
Claims (1)
1.一种检测立式水轮机主轴密封异常的方法,其特征在于包括下列步骤:
1)设定水泵正常抽水时间为T抽、正常抽水间隔时间为T间;
2)通过水轮发电机组现有的顶盖排水控制系统及其相连的计算机,获取水泵历次抽水时间TC、历次抽水间隔时间TJ;
3)根据步骤2)获取的水泵历次抽水时间TC、历次抽水间隔时间TJ和步骤1)设定的水泵正常抽水时间T抽、正常抽水间隔时间T间,进行下列比较:
31)水泵历次抽水时间TC>1.5倍水泵正常抽水时间T抽;
检测出水泵效率下降,水泵存在叶片松动或掉块缺陷;
32)水泵历次抽水间隔时间TJ<1.5倍水泵正常抽水间隔时间T间;
检测出水泵效率正常,同时当水泵历次抽水间隔时间TJ<0.7倍水泵正常抽水间隔时间T间,检测出主轴密封异常;
4)根据步骤3)的检测结果,结合水泵效率下降或主轴密封异常,制定检修、处理措施,并在检修时进行处理。
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