张厚瑜+林文峰
摘 要：以某低水头水电厂为例，停机后机组反转现象，对4号机组反转情况进行了监测、试验分析后，找到了反转现象具体原因，并制定了相应措施。
关键词：机组反转；导叶漏水量；导叶间隙
1 概述
某电厂为低水头河床式水电厂，装有4台单机容量为75MW的轴流式水轮发电机组，担负福建电网基荷、调频、调峰和事故备用等任务。2011年6月份以来，4号机组时常出现机组正常停机后机组反转现象。低转速反转运行，轴瓦间油膜不足，对各导瓦有损伤，影响机组安全。在对4号机组反转情况进行了监测、试验分析后，找到了反转现象具体原因，并制定了相应措施。
2 反转情况
2016年7月19日下午现场励磁缺陷处理开机空载试验，发现4号机组正常停机制动系统撤闸（加闸时间为80秒）后，机组出现反转现象，机组反转时转速为5%～6%ne。
如无继续加闸，则机组反转现象不会消失。而后机组制动系统远方手动加闸10分钟，手动撤闸后机组反转现象消失。
3 反转原因查找试验
（1）断开机组励磁灭磁开关，机组开机空转3分钟，机组自动停机，制动系统撤闸后，机组缓慢反转，转速5%～6%ne。（2）机组转冷备用状态，断开机组出口刀闸6341，断开电调与仪用PT刀闸6342，断开励磁PT刀闸6343，断开励磁变刀闸6344。（接线图见图1）（3）机组手动开机空转3分钟，机组手动停机，机组自动制动撤闸后，机组出现反转现象。（4）在调速器机柜，手动投入调速器急停阀，停机状态下，紧停油压作用让导叶全关，保证导叶立面间隙漏水更小些，但机组反转现象未消失。（5）机组自动开机空转3分钟，机组自动停机过程中，人员至水车室顶盖处检查四个真空破坏阀动作补气正常。不存在机组停机全关导叶后，因为在导叶后形成真空，使尾水水流回流，导致机组反转现象发生。（6）机组停机后，检查水车室内主轴密封处未发现补气现象。（7）机组停机后，在水车室内有听到水下部分有漏水声音。怀疑是导叶漏水量较大而引起机组反转，因为4号机组导叶下端面间隙相对其它机组更大，在导叶下端面密封被水流冲失情况下，造成导叶下端面间隙处漏水，水流以逆时针方向形成环量，以致于机组停机后反转现象发生。而后进行第二次开停机试验，在机组停机反转现象出现时，进行启闭水轮机桨叶试验，桨叶开启在一定开度时，机组反转；当桨叶全关时，机组停止反转。
4 原因分析及处理
4.1 原因分析
由试验（1）（2）可以排除电气因素造成机组反转的可能性，故引发机组反转的原因在水力因素方面。
由试验（3）（4）可以排除由于调速器原因引起的反转现象。
原先疑点：4号机组右边为01号机组，因为01号机组处运行状态，对4号机组停机后尾水管内水流造成波动，进而引起反转现象。由试验（6）可以排除上述疑点。
由试验步骤（7）可以判断出机组反转是由于导叶漏水量较大引起，导叶漏水冲击桨叶背面，使水轮机转轮具有的反向驱动力矩大于摩擦力矩引起机组反转。水电机组停机后，导叶漏水量较大时出现正转现象较为常见，而停机后出现反转现象极为少见。专业技术人员打破固有惯性思维，提出了引发机组反转的原因依然是较大的导叶漏水造成，只是通常的导叶漏水具有顺时针环量，而4号机组的导叶漏水却具有异常的逆时针环量。机组停机中为避免出现抬机和加速制动，水轮机桨叶并非处在全关位置，而是处于空载开度位置。4号机组具有逆时针环量的导叶漏水则正是通过推动半开启的桨叶驱动水轮机转轮逆时针转动，进而带动机组反转的。试验结果与先前专业技术人员的预测完全吻合：即桨叶全关时机组停止反转，而当桨叶开启到一定开度后机组又开始反转。
4.2 应对处理措施及结果
由于机组处于迎峰度夏时节，并且无检修安排时间，故4号机组停机后延长机械制动时间，让推力瓦与镜板间的油膜得到较充分排挤以增大机组转动的静摩擦阻力，则可有效阻止机组反转。为此我院技术人员提出在计算机监控系统停机流程中将机组机械制动时间顺延5分钟的临时处置对策，并建议结合检修期间尽快处理机组导叶异常漏水问题，以期从根本上解决机组反转问题。
5 事件跟踪
2016年8月10日电厂维护部人员现场检查发现4号机17号剪断销剪断，导叶拐臂处在负角度（-200mm）位置，17号导叶被16号导叶小头及18号导叶大头卡住。17号导叶拐臂关机时还处于负角度位置，致使导叶漏水形成反向力，而使机组反转。后更换17号导叶剪断销，开机并网带负荷试验，机组自动开停机及带负荷试验正常。检查水导叶剪断销无异常。随后停机过程正常，机组无反转现象。
6 经验和结论
本次反转现象原因点的判断从刚开始就是正确的，由于第一次对水电机组反转现象进行分析处理，为了进一步总结经验，届时结合机组C级检修，对机组水下部分进行检查，检查转轮体、导叶间隙（立面、端面处）及密封情况。在检修期间在制造厂代表现场指导下，我院专业人员应积极参与检查各密封部件，并讨论是否对导叶密封部件进行技改更换。
本次水电站机组反转事件的一些经验和结论可供大家参考：（1）水电站上游进水口处杂物较多。部分杂物通过进水口拦污栅进入，个别杂物卡在导叶之间。电站针对进水口杂物较多时，应及时进行清淤处理，防止杂物卡在导叶间或转动部件间。（2）机组导叶剪断销在机组运行过程破断，现地LCU监控屏剪断销继电器JDJ无开出，监控未报“剪断销剪断”信号。电站应当对每个“剪断销剪断”信号进行模拟，检验每个信号是否均有开出信号。（3）若机组运行中导叶剪断销故障未及时发现，剪断销破断的导叶将失控，导致机组事故及损坏设备发生。应针对此状况，加强运行人员平常设备巡查力度。
参考文献
[1]李红国.蓄能机组泵工况启动反转故障的处理[J].水电厂自动化，2005.
[2]陈伟斌.水轮发电机制动风闸复归不正常的原因及处理方法[J].广东科技，2009.
作者简介：张厚瑜（1981-），男，汉族，福建省福州市人，大学本科，工作单位：国网福建电力有限公司电力科学研究院，职务：工程师，研究方向：主要从事水轮发电机组试验研究及故障诊断与排除。
