CN113266619B - 一种检测水轮发电机进水口事故门液压系统故障的方法 - Google Patents
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Abstract
Description
技术领域
本发明涉及一种故障检测方法,尤其是一种基于劣化时间检测水轮发电机进水口事故门液压系统泄露故障的方法,属于水轮发电机故障检测技术领域。
背景技术
水轮发电机进水口事故门是一种能快速启闭的闸门,当发电机组转速发生过速事故时,进水口事故门能够在两分钟内完全关闭,以阻止发电机组过速事故进一步扩大。而进水口事故门需要通过液压缸完成闸门的开启或关闭。当开启闸门时,压力油进入液压缸的有杆腔内,推动活塞杆向无杆腔一侧移动,使无杆腔内的油经溢流阀流回油箱;当关闭闸门时,有杆腔的油流入无杆腔内形成差动回路,同时高位油箱经单向阀向液压缸的无杆腔补充动力油,推动活塞杆向有杆腔一侧移动,从而完成闸门的关闭。液压缸有杆腔、无杆腔结构示意如图1。
进水口事故门在发电机组正常运行或备用时,应处于“全开”状态,并且当进水口事故门下滑到一定位置,应能自动将进水口事故门重新提升至全开位置,否则若进水口事故门开度过低会影响发电机组出力或使发电机组调相运行。但在实际运行中,会因液压系统的压力油发生泄露故障,而使活塞杆无法位移或位移不到位,导致进水口事故门受自身重力影响下滑后,无法重新提至全开位置。综上,进水口事故门的可靠动作,对保证水轮发电机组安全、稳定运行具有重大意义,因此对进水口事故门液压系统泄露故障的检测显得尤为重要。
目前,大中型水电厂都配置了发电机组的计算机监控系统,对进水口事故门开度、液压系统压力等数据进行监测,并在进水口事故门下滑或液压系统压力降低时,通过开关量信号报警。但却无法预测进水口事故门开度或液压系统压力变化趋势,进而不能提前做出预警,而只能被动地在开关量报警信号报出后才进行故障检查、处理,难以提前规避进水口事故门液压系统泄露故障带来的危害,严重威胁水轮发电机组安全、稳定运行。因此,有必要对现有技术加以改进。
发明内容
为了准确地对水轮发电机组进水口事故门液压系统是否存在泄露故障做出提前判断,避免因进水口事故门液压系统泄露而造成的事故门持续下滑、事故门开启失败,甚至因进水口事故门开度过低而影响发电机组出力或使发电机组调相运行,本发明提供一种基于劣化时间对进水口事故门液压系统泄露故障进行检测的方法。
本发明通过下列技术方案实现:一种检测水轮发电机组进水口事故门液压系统故障的方法,其特征在于包括下列步骤:
1)设定发电机组进水口事故门的:下滑量劣化目标值为△L'、下滑量劣化允许时间为t1;进水口事故门液压系统的:压力劣化目标值为F'、压力劣化允许时间为t2、进水口事故门全开开度为L全开;
2)通过水轮发电机组现有的传感器及计算机监控系统,获取进水口事故门开度L、液压系统压力;
3)根据步骤2)获取的进水口事故门开度L,按下式计算进水口事故门下滑量:
△L=L全开-L
其中:
△L表示进水口事故门下滑量;
L全开表示进水口事故门全开开度;
L表示步骤2)从计算机系统获取的进水口事故门开度;
4)根据步骤3)得到的进水口事故门下滑量△L,按下式计算出进水口事故门下滑变化量,以每小时变化多少mm计:
AL=△L1-△L2
其中:
AL表示进水口事故门每小时下滑变化量,单位为mm/h;
△L1表示当前一小时进水口事故门下滑量,单位为mm;
△L2表示上一小时进水口事故门下滑量,单位为mm;
5)根据步骤2)获取的进水口事故门液压系统压力,计算进水口事故门液压系统压力变化量,以每小时变化多少MPa计:
AF=F1-F2
其中:
AF表示进水口事故门液压系统压力每小时变化量,单位为MPa/h;
F1表示当前一小时进水口事故门液压系统压力,单位为MPa;
F2表示上一小时进水口事故门液压系统压力,单位为MPa;
6)根据步骤1)的设定值、步骤4)的进水口事故门下滑量,按下式对劣化时间进行计算:
其中:
tL表示进水口事故门下滑量劣化时间,单位为h;
△L'表示步骤1)设定的进水口事故门下滑量劣化目标值,单位为mm;
△L1表示当前一小时进水口事故门下滑量,单位为mm;
AL表示步骤4)的进水口事故门每小时下滑变化量,单位为mm/h;
7)根据步骤1)的设定值、步骤5)的进水口事故门液压系统压力数据,按下式计算进水口事故门液压系统压力劣化时间:
其中:
tF表示进水口事故门液压系统压力劣化时间,单位为h;
F'表示进水口事故门液压系统压力劣化目标值,单位为MPa;
F1表示当前一小时进水口事故门液压系统压力,单位为MPa;
AF表示步骤5)进水口事故门液压系统压力每小时变化量,单位为MPa/h;
8)根据步骤6)的数据与步骤1)的设定数据进行下列比对:
由步骤6)计算的进水口事故门下滑量劣化时间tL<步骤1)设定的进水口事故门下滑劣化允许时间t1;
检测出:该水轮发电机组存在进水口事故门液压系统泄露故障;
9)根据步骤7)的数据与步骤1)的设定数据进行下列比对:
由步骤7)计算的进水口事故门液压系统压力劣化时间tF<步骤1)设定的进水口事故门液压系统压力劣化允许时间t2;
检测出:该水轮发电机组存在进水口事故门液压系统泄露故障;
10)根据步骤8)-9)的检测结果,提前制定检修、维护措施,消除进水口事故门液压系统泄露故障,保证系统安全稳定运行。
本发明检测方法的原理:
当水轮发电机组进水口事故门下滑量过多或进水口事故门液压系统压力过低时,说明进水口事故门液压系统存在泄露故障,液压系统无法正常提升进水口事故门。
本发明引入了“劣化时间”的概念,劣化时间指某一指标数值以某一劣化速率向劣化目标值趋近所需的时间,单位为小时(h)。除发电机组检修及发生事故落门外,进水口事故门下滑量以及进水口事故门液压系统压力与发电机组运行工况无关,因此可持续计算劣化速率(每小时变化量)及劣化时间,设定按每小时计算一次。
进水口事故门下滑量劣化目标值如下式:
△L'=△L1+AL*tL
其中,△L'表示进水口事故门下滑量劣化目标值,
△L1表示当前一小时进水口事故门下滑量,
AL表示进水口事故门每小时下滑变化量,
tL表示进水口事故门下滑量劣化时间;
经公式转换得到进水口事故门下滑量劣化时间计算公式如下:
进水口事故门液压系统压力劣化目标值如下式:
F'=F1+AF*tF
其中,F'表示进水口事故门液压系统压力劣化目标值,
F1表示最近一小时进水口事故门液压系统压力,
AF表示进水口事故门液压系统压力每小时变化量,
tF表示进水口事故门液压系统压力劣化时间;
当劣化时间小于劣化允许时间时,表明该指标量以当前劣化速率变化,会在劣化允许时间内达到劣化目标值,以此对相关故障进行提前预警。
根据《NB_T 35051-2015水电工程启闭机制造安装及验收规范》,11.5.7款,第5条闸门下滑应符合设计要求,当设计无要求时,提升闸门后,在48小时内,闸门下滑量应不大于200mm。可设定进水口事故门下滑量劣化目标值为200mm,劣化允许时间为48小时;进水口事故门液压系统压力劣化目标值及劣化允许时间,可根据实际设备运行情况设定。当进水口事故门下滑量或进水口事故门液压系统压力任一劣化时间小于劣化允许时间时,可检测出水轮发电机组存在进水口事故门液压系统泄露故障。
本发明具有下列优点和效果:采用上述技术方案,可方便地从水电厂配置的计算机系统上获取进水口事故门开度、进水口事故门液压系统压力数据,通过计算得到劣化时间,再与设定的劣化允许时间进行比较后,对水轮发电机组进水口事故门液压系统泄露故障进行提前预警,以便制定有针对性的检修、维护措施,缩短检修、维护时间,节约检修、维护成本,延长设备使用寿命。
附图说明
图1为现有液压缸有杆腔、无杆腔结构示意图;
图2为本发明实施例1进水口事故门下滑量劣化时间与液压系统压力劣化时间对比图。
具体实施方式
下面结合实例对本发明做进一步描述。
实施例1
本实施例1以某电厂2020年3月,5号水轮发电机组进水口事故门液压系统运行情况为例,进行实际检测,包括下列步骤:
1)设定进水口事故门的:下滑量劣化目标值为△L'=200mm,进水口事故门下滑量允许劣化时间为t1=48h;进水口事故门液压系统的:压力劣化目标值F'=6MPa,压力劣化允许时间为t2=12h;进水口事故门全开开度为L全开=11600mm,额定压力=15-16MPa;
2)通过水轮发电机组现有的传感器及计算机监控系统,获取该5号机组进水口事故门开度、进水口事故门液压系统压力,如表1、表2:
表1
表2
3)根据步骤2)获取的进水口事故门开度,按下式计算进水口事故门下滑量:
△L=L全开-L
其中:
△L表示进水口事故门下滑量;
L全开表示进水口事故门全开开度;
L表示进水口事故门实际开度;
根据上述计算,得到5号机组进水口事故门下滑量(mm),如表3:
表3
4)根据步骤3)得到的进水口事故门开度下滑量,按下式计算出进水口事故门下滑变化量,以每小时变化多少mm计:
AL=△L1-△L2
其中:
AL表示进水口事故门每小时下滑变化量,单位为mm/h;
△L1表示当前一小时进水口事故门下滑量,单位为mm;
△L2表示上一小时进水口事故门下滑量,单位为mm;
根据上述计算,得到5号机组进水口事故门每小时下滑变化量(mm/h),如表4:
表4
5)根据步骤2)获取的进水口事故门液压系统压力,计算进水口事故门液压系统压力变化量,以每小时变化多少MPa计:
AF=F1-F2
其中:
AF表示进水口事故门液压系统压力每小时变化量,单位为MPa/h;
F1表示当前一小时进水口事故门液压系统压力,单位为MPa;
F2表示上一小时进水口事故门液压系统压力,单位为MPa;
根据上述计算,得到5号机组进水口事故门液压系统压力每小时变化量(MPa/h),如表5:
表5
6)根据步骤1)的设定值、步骤4)的进水口事故门下滑量,按下式对劣化时间进行计算:
其中:
tL表示进水口事故门下滑量劣化时间,单位为h;
△L'表示进水口事故门下滑量劣化目标值,单位为mm;
△L1表示当前一小时进水口事故门下滑量,单位为mm;
AL表示步骤4)的进水口事故门每小时下滑变化量,单位为mm/h;
根据上述计算,得到5号机组进水口事故门下滑量劣化时间(h),如表6:
表6
7)根据步骤1)的设定值、步骤5)的进水口事故门液压系统压力数据,按下式对劣化时间进行计算:
其中:
tF表示进水口事故门液压系统压力劣化时间,单位为h;
F'表示进水口事故门液压系统压力劣化目标值,单位为MPa;
F1表示最近一小时进水口事故门液压系统压力,单位为MPa;
AF表示进水口事故门液压系统压力每小时变化量,单位为MPa/h;
根据上述计算,得到5号机组进水口事故门液压系统压力劣化时间(h),如表7:
表7
8)根据步骤6)的数据与步骤1)的设定数据进行下列比对:
由步骤6)计算的进水口事故门下滑量劣化时间tL,在08:00时=11h,在09:00时=15h,均<进水口事故门下滑允许劣化时间t1=48h;
检测出:该水轮发电机存在进水口事故门液压系统泄露故障;
9)根据步骤7)的数据与步骤1)的设定数据进行下列比对:
由步骤7)计算的进水口事故门液压系统压力劣化时间tF,在08:00时=7.86h,在09:00时=8.825h,均<进水口事故门液压系统压力允许劣化时间t2=12h;
检测出:该水轮发电机存在进水口事故门液压系统泄露故障;
从图2的本实施例1进水口事故门下滑量劣化时间与液压系统压力劣化时间对比图,可以看出事故门下滑量劣化时间以及液压系统压力劣化时间均在08:00后,且均小于劣化允许时间12小时,两项指标劣化趋势相同;
10)根据步骤8)-9)的检测结果,电厂对5号水轮发电机组进水口事故门液压系统进行检查,发现确实存在进水口事故门液压系统泄露故障。电厂迅速制定了维护消缺措施,对液压系统泄露故障进行处理。故障处理结束后再次从计算机获取进水口事故门开度、进水口事故门液压系统压力如表8、表9:
表8
表9
从表8、表9中可以看出,故障处理后,进水口事故门开度基本稳定在全开开度,进水口事故门液压系统压力稳定在额定压力15-16MP之间,两项指标基本无变化,检测出该电厂5号水轮发电机进水口事故门液压系统故障已消除,证明本发明检测有效、准确、可靠。
Claims (1)
1.一种检测水轮发电机进水口事故门液压系统故障的方法,其特征在于包括下列步骤:
1)设定进水口事故门的下滑量劣化目标值为△L'、下滑量劣化允许时间为t1,进水口事故门液压系统的压力劣化目标值为F'、压力劣化允许时间为t2,进水口事故门全开开度为L全开;
2)通过水轮发电机组现有的传感器及计算机监控系统,获取进水口事故门开度L、液压系统压力;
3)根据步骤2)获取的进水口事故门开度L,按下式计算进水口事故门下滑量:
△L=L全开-L
其中:
△L表示进水口事故门下滑量;
L全开表示进水口事故门全开开度;
L表示步骤2)从计算机系统获取的进水口事故门开度;
4)根据步骤3)得到的进水口事故门下滑量,按下式计算出进水口事故门下滑变化量,以每小时变化多少mm计:
AL=△L1-△L2
其中:
AL表示进水口事故门每小时下滑变化量,单位为mm/h;
△L1表示当前一小时进水口事故门下滑量,单位为mm;
△L2表示上一小时进水口事故门下滑量,单位为mm;
5)根据步骤2)获取的进水口事故门液压系统压力,计算进水口事故门液压系统压力变化量,以每小时变化多少MPa计:
AF=F1-F2
其中:
AF表示进水口事故门液压系统压力每小时变化量,单位为MPa/h;
F1表示当前一小时进水口事故门液压系统压力,单位为MPa;
F2表示上一小时进水口事故门液压系统压力,单位为MPa;
6)根据步骤1)的设定值、步骤4)的进水口事故门下滑量,按下式对劣化时间进行计算:
其中:
tL表示进水口事故门下滑量劣化时间,单位为h;
△L'表示步骤1)设定的进水口事故门下滑量劣化目标值,单位为mm;
△L1表示当前一小时进水口事故门下滑量,单位为mm;
AL表示步骤4)的进水口事故门每小时下滑变化量,单位为mm/h;
7)根据步骤1)的设定值、步骤5)的进水口事故门液压系统压力数据,按下式计算进水口事故门液压系统压力劣化时间:
其中:
tF表示进水口事故门液压系统压力劣化时间,单位为h;
F'表示进水口事故门液压系统压力劣化目标值,单位为MPa;
F1表示当前一小时进水口事故门液压系统压力,单位为MPa;
AF表示步骤5)进水口事故门液压系统压力每小时变化量,单位为MPa/h;
8)根据步骤6)的数据与步骤1)的设定数据进行下列比对:
由步骤6)计算的进水口事故门下滑量劣化时间tL<进水口事故门下滑量劣化允许时间t1;
检测出:该水轮发电机存在进水口事故门液压系统泄露故障;
9)根据步骤7)的数据与步骤1)的设定数据进行下列比对:
由步骤7)计算的进水口事故门液压系统压力劣化时间tF<进水口事故门液压系统压力劣化允许时间t2;
检测出:该水轮发电机存在进水口事故门液压系统泄露故障;
10)根据步骤8)-9)的检测结果,提前制定检修、维护措施,以便消除进水口事故门液压系统泄露故障,保证系统安全稳定运行。
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