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4
水轮机的安全经济运行
4.1
水轮机运行的基本要求
4.1.1
在水轮机的最大和最小水头范围内,水轮机应在技术条件规定的功率范围内(参见表1)稳定运行。
必要时可采取提高振动稳定性的措施(如补气等)。
4.1.2
水轮机需超额定功率运行时应报上级主管部门批准;
水轮机因振动超限需限制运行范围,其具体数据均需经过试验鉴定后确定,并报上级主管部门备案认定后方可执行。
表1
水轮机相应水头下的保证功率范围
水轮机型式
相应水头下的机组最大保证功率
(%)
混流式
45~100
转浆式
35~100
定浆式
75~100
冲击式
25~100
4.1.3
反击式水轮机在一般水质条件下的空蚀损坏保证应符合GB/T15469的规定。
当水中含沙量较大时,应对水轮机的空蚀磨损量作出保证,其保证值可根据过机流速、泥沙含量、泥沙特性及水电站运行条件等由供需双方商定。
4.1.4
水轮机导轴承温度和油温应控制在规定值范围(5℃~50℃)之内。
4.1.5
机组一般应在自动调整情况下运行,导叶开度限制应置于相应最大功率的开度位置。
只有在调整器电气控制部分故障而机械控制部分正常时,机组才可改为手动运行。
4.1.6
水轮机运行中其保护、信号及自动装置应正常投入,各保护、信号及自动装置的整定值,只能由专业人员按规定的程序调整。
4.2
发电工况下的水轮机运行
在满足电网要求下,水轮机按效率试验确定的运转特性曲线要求,尽量运行在最优效率区。
空载运行时间尽量缩短,避免在振动区长期运转。
应定期进行水轮机相对效率实测试验,积累资料,指导水轮机经济运行。
5
水轮机的运行操作
5.1
水轮机开停机操作
5.1.1
水轮机启动应具备下列条件:
a)机组进水口闸门和下游尾水闸门应全开;
b)各部动力电源、操作电源、信号电源投入,各表计信号指示正确;
c)调速系统工作正常,各电磁开关、表计指示位置正确,并在自动工况;
d)各电磁阀位置正确;
e)机组油压装置及漏油装置工作正常;
f)制动系统正常,风闸均在复位位置;
g)水轮机轴承油位、油质合格,水导轴承保护和供水系统正常;
h)水轮机油、水、气系统处于备用状态,各阀门处于正常位置,各补气阀、真空破坏阀在复位状态,无漏水现象;
i)水轮机保护和自动装置应投入;
j)水轮机各部应处于随时允许启动状态;
k)备用机组的开机条件监视指示灯应亮。
5.1.2
自动开机:
a)检查自动操作系统设备完好、工作正常,机组保护投人正常,调速器和油压装置工作正常;
b)操作自动开机,监视装置动作正确,空载调节稳定;
c)机组并网后,监视有功功率和无功功率调节情况及运行参数正常。
5.1.3
自动停机:
a)检查自动操作系统设备完好、工作正常,调速器和油压装置工作正常;
b)操作自动停机,监视装置动作正确;
c)转速下降到电气制动转速时投入电制动,下降至加闸转速时加闸回路动作;
d)监视停机回路自动复归、风闸复位、冷却水复归,机组各部恢复到备用状态。
5.1.4
手动开机:
a)开机前机组应处于备用状态;
b)投入机组的冷却水,检查各部水压应在规定值范围内;
c)投入水轮机主轴密封用水,检查水压正常;
d)调速器置于手动方式,打开导叶至空载开度位置;
e)机组并网运行正常后,调速器应置于自动方式运行。
5.1.5
手动停机:
a)检查机组有功功率、无功功率减为零后,再操作机组解列;
b)当机组与电网解列灭磁后,调速器用手动方式将导叶关闭;
c)监视机组转速,待降到加闸转速时,手动加闸,机组停稳后手动撤销风闸,并检查风闸应全部下落,对设有高压减载装置的机组应手动启动高压油泵;
d)切除机组的冷却水和润滑水,对外循环式的发电机轴承,应检查油泵自动停止(或手动停止)。
5.4
主阀、进水口闸门和尾水闸门的操作
5.4.1
在下列情况下需关主阀或进水口闸门,必要时关尾水闸门:
a)水导轴承、导叶轴套、真空破坏阀检修;
b)油压装置排油、排压、失去压力;
c)调速器、接力器检修;
d)受油器检修;
e)主轴密封检修;
f)事故配压阀分解检修;
g)打开压力钢管进入孔、蜗壳进入孔或尾水管进入孔的工作;
h)多个导叶剪断销剪断、导致导叶失控时。
5.4.2
主阀、进水口闸门和尾水闸门操作的基本要求:
a)操作闸门前必须将尾水管进入孔、蜗壳进入孔和压力钢管进入孔关闭;
b)检查尾水管排水阀、蜗壳排水阀关闭;
c)操作闸门必须先关进水口闸门后再关尾水阀门,或先开尾水闸门后再开进水口闸门;
d)主阀、进水口工作闸门能在机组发生事故时快速动水关闭;
e)主阀、进水口工作闸门应能正常操作打开或关闭;
f)主阀、进水口工作闸门和尾水闸门只有在乎压后方可打开(筒形阀除外);
g)机组正常运行时,液压控制的进水口闸门自动降到规定值位置,闸门控制油泵应能正常自动启动,将进水口闸门开启至正常位置;
h)主阀、进水口工作闸门应具备中控室、机旁控制盘和现场控制操作的条件。
5.5
水轮机检修隔离措施
5.5.1
机组停机并做好机组电气方面的检修隔离措施。
5.5.2
关闭主阀或进水口作闸门并做好安全措施。
5.5.3
应做好转轮室压水供气的隔离措施及水导轴承和主轴密封供水的隔离措施,打开蜗壳排水阀,锁定在全开位置,将压力钢管和蜗壳内高于尾水位的积水排至下游,并保持压力钢管排水阀和蜗壳排水阀打开,还需做好措施防止突然来水。
5.5.4
关闭尾水闸门,必要时进行堵漏。
5.5.5
打开尾水管排水阀并锁定在全开位置,启动检修排水泵排水至最低水位,并且加强对尾水管水位的监视。
5.5.6
打开导叶至全开,叶片开度按要求调整好。
5.5.7
关闭油系统总油阀及其他有关油阀。
5.5.8
压力罐排气,油压降为零。
5.5.9
机组冷却水总阀关闭,各冷却器内部排水。
5.5.10
机组自动操作直流电源、电液调速器工作电源和信号回路电源全部切除。
5.5.11
全面检查措施,注意对相关机组及系统的影响。
5.6
水轮机检修恢复措施
5.6.1
轴承油槽油位符合规定,油色正常。
5.6.2
油压装置油压恢复正常、调速器充油完毕。
5.6.3
水轮机顶盖、尾水管、蜗壳进入孔等工作孔洞检查后全部封盖严密。
5.6.4
检查压力钢管、蜗壳、尾水管排水阀全部关闭。
5.6.5
各动力电源、交直流电源及信号电源投入,电压正常;
将顶盖排水泵,漏油泵置于“自动”位置运行。
5.6.6
恢复油、水、气系统和调相补气电源。
5.6.7
在检修人员的配合下,手动对导叶、转轮叶片进行无水条件下全行程操作试验,要求动作情况正常(特殊结构除外)。
5.6.8
水系统要做过充水试验,电动阀、液压阀动作应可靠,水泵启停应正常。
5.6.9
检查主轴密封应无严重漏水,顶盖排水泵、漏油泵工作正常。
5.6.10
配合检修人员对机组进行模拟自动开停机试验。
5.6.11
按有关规定对尾水管和蜗壳进行充水,开启尾水闸门、进水口检修闸门和工作闸门。
5.6.12
机组电气方面恢复到备用,按机组备用状态要求进行全面检查。
5.6.13
机组启动试验操作应按DL/T507的要求进行。
6
水轮机的监视、检查和维护
6.1
水轮机监视、检查及维护的基本要求
6.1.1
现场运行规程应对巡视检查作明确的规定,巡视检查必须到位,发现设备异常要及时处理。
6.1.2
设备的巡视检查既要全面又要有重点,一般要注意巡视操作过的设备状态、控制方式、参数设置正确,检修过的设备完好,原有设备存在的小缺陷未扩大,机组未发生冲击或事故,还要注意巡视经常转动部分和其他薄弱环节等。
6.1.3
水轮机遇下列情况应加强机动性检查:
a)水轮机检修后第一次投入运行和新设备投入运行;
b)水轮机遇事故处理后投入运行;
c)水轮机有比较严重的设备缺陷尚未消除;
d)水轮机超有功功率和无功功率运行;
e)顶盖漏水较大或顶盖排水不畅通;
f)洪水期或下游水位较高;
g)在振动区运行或做振动试验;
h)试验工作结束后。
6.2
水轮机监视、检查及维护的基本方式
6.2.1
人工巡检。
6.2.2
自动监测系统。
6.3
机组的维护
6.3.1
机组的定期维护。
为了保证设备正常运行的安全可靠,主辅机设备应按规定进行定期试验、切换维护工作,发现问题及时通知检修人员处理。
机组在正常情况下要做如下定期工作:
a)切换油压装置的油泵;
b)切换进水口工作闸门的工作油泵;
c)调速器各连杆关节注油;
d)调速器过滤器切换;
e)测量发电机、水轮机主轴的摆度;
f)应根据备用机组推力瓦油膜要求定期顶转子或手动开机空转一次;
g)根据水位、水质情况,及时选用工业取水口以保证水质要求;
h)机组冷却系统过滤器定期清扫排污;
i)各气水分离器定期放水、排污;
j)机组技术供水总管定期冲淤;
k)机组冷却系统定期正、反向运行,空气冷却器冲淤(一般在雨季或水中含沙较高时);
6.3.2
机组的状态维护。
根据机组的运行状态分析,发现设备有异常趋势,及时对设备进行维护,保证机组的安全运行。
6.4
机组振动、摆度的测量
6.4.1
人工测量:
a)应在几种有功功率下测量摆度,并与最近测得的水导摆度进行比较,如摆度值明显增加应查明原因。
b)机组各部振动值应不超过表2规定的数值。
表2 水轮发电机组各部分振动允许值
序号
项目
额定转速
(r/min)
≤100
>100~250
>250~375
>375~750
振动允许值(双振辐)
1
立式机组
带推力轴承支架的垂直振动
0.10
0.08
0.07
0.06
2
带导轴承支架的水平振动
0.14
0.12
3
定子铁芯部分机座水平振动
0.04
0.03
0.02
4
卧式机组各部轴承垂直振动
注:
振动值系指机组在各种正常运行工况下的测量值。
6.5
水轮机开机、停机后的监视
6.5.1
水轮机开机后的监视:
a)监视水轮机振动情况正常;
b)监视机组制动装置处于正常工作状态,可以随时启动;
c)监视机旁各指示仪表指示正常;
d)监视机组各部水压正常;
e)监视机组摆度、水导轴承运行情况正常;
f)监视水轮机主轴密封和顶盖排水情况正常;
g)监视调速器机械液压机构各连接部分良好,电气控制回路正常,有功调节动作正常;
h)监视机组信号和操作电源正常;
i)监视机械系统和电气系统有关设备操作项目完成。
6.5.2
水轮机停机后的监视:
a)调速器各部件连接无异常;
b)油压装置和油系统无异常;
c)机组轴承油面正常;
d)机组转动部分无异常;
e)制动系统在复位状态;
f)与机组停机相关的技术供水系统正常;
g)水轮机顶盖和主轴密封漏水不大;
h)导叶全关,剪断销未剪断;
i)机旁控制盘各指示仪表指示正常。
6.6
油压装置的检查和维护
6.6.1
压力罐压力正常、油位正常,无渗漏油和漏气现象。
6.6.2
压力测量及控制装置工作正常。
6.6.3
集油箱油位、油质合格,并无油位异常信号。
6.6.4
各阀门位置正确,安全阀工作正常。
6.6.5
电动机引线和接地完好,电压指示正常,压油泵工作正常。
6.7
调速器系统的检查和维护
6.7.1
调速器运行稳定,无异常抽动、跳动和摆动现象。
6.7.2
正常运行时转速指示在100%,平衡表指示在平衡位置,微机操作盘面各指示正常。
6.7.3
开度限制、手自动切换阀、事故电磁阀在相应位置。
6.7.4
发现调速器油压与压力罐油压相差较大时,应切换过滤器并进行清洗。
6.7.5
电液转换器动作正常。
6.7.6
各连接部件和管路连接良好,无松动、脱落和渗漏油现象。
6.7.7
手动状态下运行时开度指示与实际开度相符合。
6.7.8
电气柜各电源开关、熔丝均在投入状态,电源指示灯指示正常,风机运转正常。
6.7.9
控制装置板面指示灯指示正常,选择开关位置正确,各电气元件无过热、脱落断线等异常情况。
6.7.10
当机组处于稳定运行时,微机调速器面板上平衡表应无输出,双微机均在运行。
6.7.11
引导阀、主配压阀工作正常,事故配压阀在相应位置。
6.7.12
主接力器反馈机构钢丝绳无松动、无断股、无异常现象。
6.7.13
各端子引线良好,无脱落、断线破损现象。
6.8
机组自动盘、动力盘、制动系统的检查和维护
6.8.1
机组自动控制系统盘面开关位置正确,指示正常。
6.8.2
盘后各熔丝、电源开关接线紧固无松动,各继电器触点正常,无抖动、烧毛或黏结现象,各端子无松动脱落。
6.8.3
各保护压板投切位置正确,测温系统完好,各温度值在正常范围,机组摆度振动监测仪和机组效率在线监测仪的巡视测量显示正常。
6.8.4
各动力电源开关和空气开关位置正确,机组电压、电流、有功功率、无功功率指示在正常范围内。
6.8.5
制动系统各阀门位置正确,气压正常,整个系统无漏气现象,空气电磁阀和电触点压力表工作正常。
6.8.6
自动装置动作正确,管路阀门位置正确。
6.9
水轮机部分的检查和维护
6.9.1
水导轴承油槽油色、油位合格,油槽无漏油、甩油,外壳无异常过热现象,冷却水压指示正常。
定期进行油质化验。
6.9.2
水轮机室的接力器无抽动、无漏油,回复机构传动钢丝绳无松动和发卡现象,机构工作正常。
6.9.3
导叶剪断销无剪断或跳出,信号装置完好,机组运转声音正常,无异常振动、摆动现象。
6.9.4水轮机主轴密封无大量漏水,导叶轴套、顶盖补气阀无漏水,顶盖各部件无振动松动,排水畅通。
6.9.5
各管路阀门位置正确,无漏油、漏气、漏水现象,过滤器工作正常,前后压差不应过大,否则应打开排污阀清扫排污。
6.9.6
各电磁阀和电磁配压阀位置正确,各电气引线装置完好,无过热变色氧化现象。
6.9.7
蜗壳、尾水管进入孔门螺栓齐全、紧固,无剧烈振动现象,压力钢管伸缩节正常,地面排水保持畅通。
6.9.8
水轮机充水前后的检查按DL/T507的要求进行。
6.10
主阀的检查和维护
6.10.1
主阀和旁通阀应在全关或全开位置,竖轴主阀全关时指示器在零位,全开时指示器在90°
位置。
横轴主阀全关或全开时各锁定销子在相应投入位置。
6.10.2
主阀集油箱的油面在正常范围内,操作油和润滑油颜色正常。
6.10.3
主阀、旁通阀及操作器具都应在正确位置,油泵的电动机电磁开关把手在正常工作位置。
6.10.4
横轴主阀两端轴承处不应漏水。
6.10.5
冷却水系统各阀在正常位置,总水压在规定范围内,压力钢管和蜗壳的排水阀全关且无漏水。
6.11
水轮机导轴承的检查和维护
6.11.1
新安装的水轮机导轴承,机组在启动运行期间应设专人监视其温度变化,发现有异常,应迅速检查并处理。
6.11.2
热备用机组投入运行后,按水轮发电机组规定的时间检查和记录轴承温度。
当轴承温度在稳定的基础上突然升高2~3℃时,应检查该轴承工作情况和油、水系统工作情况,测量水轮机摆度,并注意加强检查。
6.11.3
水轮机导轴承的油位应在规定的范围内,若油面过高或过低应查明原因,及时进行处理。
6.11.4
轴承油色应正常,若油色变化时,应停机处理,以避免烧损轴瓦。
6.11.5
运行中必须定期检查冷却水和润滑水的工作情况,供水水质应符合标准,水压在正常范围之内。
6.12
水泵的检查和维护
6.12.1
水泵在检修或长期停用后,启动前应进行如下检查:
a)水泵及其电动机周围洁净无杂物;
b)电动机绝缘良好;
c)水泵与电动机的连接牢固可靠,无松动;
d)在水泵不运转时盘动联轴器,水泵和电动机转动灵活;
e)盘根不可压得过紧,盘根处不应有大量漏水、甩水;
f)水泵轴承润滑正常,油质良好;
g)水泵充水水源或水泵润滑水正常;
h)水泵进出口阀门已打开;
i)水泵电源正常,控制回路良好。
6.12.2
水泵运行时,应作如下检查:
a)水泵内部的声音无异常;
b)水泵的振动情况正常;
c)水泵电动机温度正常,无异味;
d)水泵盘根密封水良好、无大量甩水;
e)水泵抽水情况正常;
f)水泵启动前后电源正常。
7
水轮机的故障和事故处理
7.1
水轮机故障和事故处理的基本要求
7.1.1
事故发生时的处理要点:
a)根据仪表显示和设备异常现象判断事故确已发生;
b)进行必要的前期处理,限制事故发展,解除对人身和设备的危害;
c)在事故保护动作停机过程中,注意监视停机过程,必要时加以帮助使机组解列停机,防止事故扩大;
d)分析事故原因,作出相应处理决定。
7.1.2
机组遇下列情况,值班人员可以不经允许先行关闭主阀或进水口工作闸门解列停机,停机后汇报:
a)机组转速上升到过速规定值时主阀或进水口工作闸门没有自动关闭;
b)导叶失控不能关闭;
c)压力钢管破裂大量漏水;
d)水轮机顶盖破裂严重漏水;
e)尾水管进入孔大量漏水(此时应关闭尾水闸门)。
7.2
导叶剪断销剪断的故障处理
a)确认剪断销已经剪断,应通知检修人员处理;
b)若机组振动较大,应首先调整导叶开度使水轮机不在振动区运行,再通知检修人员处理;
c)多只剪断销剪断无法处理又失去控制时,应立即联系停机,关闭主阀或进水口工作闸门进行处理。
7.3
主轴密封漏水过大故障处理
通知检修人员压紧盘根。
7.4
水轮机顶盖水位升高的故障处理
a)检查自流排水孔是否畅通,如有堵塞,应清理排水口;
b)应检查各处漏水量是否增大,如水轮机主轴密封部分漏水较大,及时调整密封水压,调整机组有功功率和无功功率使顶盖水压最低;
c)若漏水过大,处理无效且水位还在上升,应联系停机处理。
7.5 漏油箱油位异常的故障处理
a)检查漏油箱油位、浮子装置、油泵,若油泵未启动,应设法启动;
b)若油泵运转正常,应检查漏油量是否增大,漏油量异常增大时应检查原因设法消除;
c)若油泵、电动机等故障不能运行时,应及时处理。
7.6 拦污栅堵塞的故障处理
a)检查拦污栅前后差压指示,如未超过规定值,机组可降低功率运行,但应立即进行清污;
b)检查进水口处漂浮物情况;
c)拦污栅确实堵塞严重应立即联系停机处理。
7.7 稀油润滑导轴承异常的故障处理
7.7.1 润滑油油位降低的故障处理:
a)检查水轮机导轴承油槽密封、漏油和甩油情况;
b)检查排油阀应严密关闭;
c)应对水轮机导轴承油槽补充润滑油,使机组恢复正常运行。
7.7.2润滑油变质和油位异常升高的故障处理:
a)检查轴承内是否进水,进行油化验;
b)如油质不合格,应停机查明原因后消除进水缺陷,更换轴承润滑油。
7.7.3油冷却器冷却水中断或水压降低的处理:
a)有备用水的应立即投入备用水,并检查阀门、逆止阀是否损坏;
b)应设法调整冷却水压,检查轴承温度使轴承温度在正常范围之内;
c)检查水轮机导轴承水过滤器,如有堵塞现象应及时处理。
7.7.4导轴承温度升高的故障处理:
a)进行核对确认并检查轴承温度上升情况,确认测温装置故障或误动,设法解除回路,通知检修人员处理;
b)检查故障轴承油位、油色,必要时进行油质化验;
c)检查轴承冷却水压、流量,如不正常应及时调整,遇水管堵塞应停机处理;
d)测量水导轴承摆度,判断轴承内部异常情况;
e)轴承温度继续急剧上升,应紧急停机处理。
7.8
微机调速器的故障处理
a)如微机调速器电气部分有严重故障时应改手动运行,并及时通知检修人员处理;
b)调速器在
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