CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG BẢO VỆ PHẦN CƠ
2.1. Bảo vệ gối trục
2.1.3. Bảo vệ gối Tuabin
a. Chức năng: Ổ hướng turbine có chức năng hướng phần trục turbine quay không bị lệch quỹ đạo tim theo phương thẳng đứng.
b. Th ng số ỹ thuật:
STT Thông số Đơn vị:
1 Khe hở của bạc và bề mặt vai trục 0.2 0.25mm( một bạc)
2 Số bạc hướng 8 chiếc
3 Loại dầu bôi trơn VG-46
4 Mức dầu ngâm ( tính từ giá đỡ bạc) 150-250mm 5 Lưu lượng nước làm mát 30m3/h
6 p lực nước làm mát 3÷ 6 Bar
7 Nhiệt độ bạc báo alarm 600 8 Nhiệt độ dầu báo alarm 500
c. Các thi t b giám sát:
- Tín hiệu điện kiểm tra gãy các chốt cắt cánh hướng.
- 08 RTD đo nhiệt độ bạc ổ hướng turbine loại PT100.
- 02 RTD đo nhiệt độ dầu ổ hướng turbine loại PT100.
- 01 Sensor đo mức dầu trong ổ dầu turbine loại LT-J.
- 01 thước từ đo mức dầu.
- 01 Sensor nước lẫn dầu loại LT-WIO-T-D-60000-UI.
- Đo lưu lượng và áp lực nước tại head cover, áp lực nước đệm kín trục, áp lực nước tại đầu vào côn hút, áp lực nước tại đầu ra côn hút, áp lực nước tại đầu vào buồng xoắn, lưu lượng nước trong buồng xoắn, Đo lưu lượng nước tại ổ hướng turbine.
- Sensor đo độ mòn đệm kín trục.
- Độ đảo ổ turbine theo trục X, Y.
- Độ rung head cover theo phương dọc
Trong các thiết bị giám sát nêu trên chỉ có 2 tín hiệu nhiệt độ ổ hướng và nhiệt độ dầu có cài đặt giá trị đi dừng máy khi vượt ngưỡng giá trị cài đặt, các tín hiệu còn lại như nước lẫn trong dầu chỉ đưa tín hiệu đi cảnh báo.
2.2. Bảo vệ vƣợt tốc
Khi tổ máy chưa có kích từ, tín hiệu tốc độ tổ máy được lấy từ 2 đầu dò tốc độ để đưa vào hệ thống điều tốc điều chỉnh tốc độ tổ máy lên đến định mức. Khi có kích từ tín hiệu tốc độ sẽ lấy từ TU đầu cực máy phát gửi đến điều tốc điện điều chỉnh tốc độ để hòa đồng bộ đồng thời gửi đến LCU để hiển thị.
Nếu trục trặc hệ thống điều tốc hoặc do sự cố hệ thống, sự cố dừng máy khẩn cấp làm tốc độ tổ máy tăng thì giá trị đặt tại 2 đồng hồ này là 115% nđm khi có vượt tốc điện và 145%nđm khi có vượt tốc cơ.
Vượt tốc 115% tác động nếu kèm theo các sự cố van phân phối, gãy chốt cắt cánh hướng khi đang dừng máy thì sẽ đưa tín hiệu đi dừng tổ máy trình tự theo bảo vệ phần cơ.
Khi có vượt tốc cơ cấp 2 đặt ở giá trị 145% trong vòng 3s thì dừng máy khẩn cấp.
Cách phát hiện hư hỏng các đầu dò tốc độ: Nếu độ mở cánh hướng lớn hơn 2% mà sau 5s không nhận được tín hiệu phản hồi tốc độ từ đầu dò tốc độ thì lỗi Pick up failure sẽ được gửi đến bởi chương trình điều khiển; PT signal failure: Tín hiệu lỗi này sẽ được phát hiện bởi chương trình. Nếu độ mở cánh hướng lớn hơn 2% mà sau 15s không nhận được tín hiệu phản hồi tốc độ từ PT singnal thì lỗi “PT singnal” sẽ được gửi bởi hệ thống điều khiển; Nếu cả 2 tín hiệu Pick up và PT signal đều bị lỗi thì hệ thống điều tốc sẽ xuất lỗi “speed failure” và “governor failure” dẫn đến Shutdown tổ máy; Nếu cả 1 trong 2 tín hiệu Pick up hoặc PT signal bị lỗi thì hệ thống sẽ tự động lựa chọn tín hiệu kia làm tín hiệu phản hồi. Và xuất lỗi báo “governor alarm”.
2.3. Bảo vệ hệ thống dầu áp lực 2.3.1. hức n ng
- Dùng để đóng, mở cánh hướng điều chỉnh tốc độ tổ máy trong vận hành bình thường.
- Dùng để điều khiển đóng, mở cánh hướng điều chỉnh tốc độ trong quá trình thử nghiệm.
- Dùng để đóng cánh hướng khẩn cấp khi tổ máy gặp sự cố.
2.3.2. Thông số kỹ thuật
Số lượng động cơ, bơm 02
Loại đông cơ Y100L-2B5
Hãng sản xuất động cơ Beijing Biaoli
Số vòng quay 1430v/p
ông suất động cơ 37Kw
Nguồn động cơ 380V/50Hz/70,4 A
Loại bơm : Bơm trục vít 3RG60 X 6C
Hãng sản xuất bơm Tianja
Tốc độ bơm định mức 1450v/p
ông suất bơm 26,5 Kw
Lưu lượng 12.6 m3/h
p lực 6,3 Mpa
p suất thiết kế 7 Mpa
p suất vận hành Max 6.3 Mpa
Nhiệt độ thiết kế 700C
Nhiệt độ làm việc ≤500C
Nhiệt độ làm việc min ≥ 50C
Thể tích bình 2,5m3
Thể tích dầu 0,83 m3
p suất tác động van an toàn: 7 Mpa
Trạng thái áp lực dầu Quá trình làm việc
Khi áp lực dầu giảm đến 5.7 Mpa Bơm 1 chạy.
Khi áp lực dầu giảm đến 5.5 Mpa Bơm 2 chạy.
Khi áp lực dầu giảm đến 5.3 Mpa Báo áp lực dầu giảm thấp cấp 1.
Khi áp lực dầu giảm đến 4.7 Mpa Gởi tín hiệu báo áp lực dầu giảm thấp cấp 2
Khi áp lực dầu tăng đến 6.3Mpa Dừng bơm
Khi áp lực dầu tăng đến 6.4Mpa Gởi tín hiệu báo áp lực khí cao.
2.3.3. guyên m việc
Trong vận hành bình thường, bơm chính và bơm dự phòng sẽ tự động chạy mang tải hay dừng theo tín hiệu các sensor hoặc rơle áp lực dầu của bồn dầu áp lực.
Và hoạt động ở chế độ tự động, khi bơm chạy và đủ áp lực thì dừng và chuyển sang dự phòng còn bơm dự phòng trước đó thì chuyển thành bơm chính.
2.3.4. Các thiết bị giám sát
- Thước đo mức dầu: LV31, LV32, LV33, LV34, LV35 Đo mức dầu và gửi tín hiệu theo dõi và cho bộ xử l điều khiển bơm dầu. Trong đó có: 01 tiếp điểm báo mức dầu quá cao và đi alarm, 1 tiếp điểm báo mức dầu cao đưa tín hiệu đi nạp khí bổ sung, 1 tiếp điểm báo mức dầu bình thường để chạy máy, 1 tiếp điểm báo mức dầu thấp để dừng van nạp khí bổ sung, 1 tiếp điểm báo mức dầu giảm thấp cấp 2 và báo alarm.
- Các rơle giám sát áp lực tại bồn dầu áp lực (PR31, PR32, PR33, PR34, PR35).
Đo áp lực và gửi tín hiệu đi theo d i và cho bộ xử l điều khiển bơm dầu. Trong đó gồm 01 tiếp điểm báo áp lực cao, đưa tín hiệu đi alarm, 01 tiếp điểm báo áp lực bình thường để chạy máy, 01 tiếp điểm báo áp lực giảm đến mức tác động để nạp khí bổ sung, 01 rơle báo áp lực giảm thấp cấp 1 đưa tín hiệu chạy bơm chính, 01 tiếp điểm báo áp lực giảm thấp cấp 2 để chạy bơm dự phòng, 1 tiếp điểm báo áp lực quá thấp đưa tín hiệu đi dừng máy.
- Sensor để biến đổi tín hiệu mức dầu thành tín hiệu điện 4~20m để gửi đi hiển thị, 01 sensor biến đổi tín hiệu áp lực thành tín hiệu dòng điện 4~20m để gửi đi hiển thị và chạy dừng bơm dầu áp lực .
- Một đồng hồ cơ để hiển thị áp lực quan sát tại chỗ.
2.4. Bảo vệ hệ thống nước làm mát 2.4.1. Chức n ng
Hệ thống nước làm mát cho tổ máy của NMTĐ Đồng Nai 3 được thiết kế bố trí riêng cho từng tổ máy độc lập nhau. Nước làm mát được lấy lấy từ draft tube thông qua bộ tách khí, được hút lên bởi Jetpump, áp lực để Jetpump làm việc được lấy từ đường ống áp lực, nước cấp đến bộ trao đổi nhiệt để làm mát cho:
+ ấp nước làm mát gió máy phát.
+ ấp nước làm mát dầu ở các ổ hướng, ổ đỡ máy phát.
+ Cấp nước đi làm mát dầu thùng chứa dầu điều tốc.
+ Cấp nước làm mát chèn trục Tuabin.
+ ấp nước làm mát khe hở bánh xe công tác.
2.4.2. Thiết bị giám sát
- Sensor nhiệt độ: Hiển thị nhiệt độ đường nước vào van 4 ngã và các đường nước ra sau khi làm mát bộ trao đổi nhiệt gió máy phát, ổ hướng trên dưới, ổ hướng dưới, ở hướng tuabin, hiển thị tại tủ điều khiển, LCU và MCR.
- Rơle lưu lượng: Báo larm lưu lượng thấp và cao tại tủ điều khiển, LCU, MCR. Có 6 Rơle lưu lượng được đặt ở đường nước vào tuabin, các đường nước ra bộ
trao đổi nhiệt gió máy phát, ổ hướng trên dưới, ổ hướng dưới, ở hướng tuabin, nước cho đệm kín trục. ó 6 đèn hiển thị: Màu đỏ: không lưu lượng; Màu vàng: lưu lượng thấp; 4 màu canh lá cây: thể hiện lưu lượng từ thấp đến cao.
- Sensor áp lực và Rơle áp lực: Hiển thị áp lực tại tủ điều khiển, LCU và MCR.
Áp lực nước 0.2 Mpa sẽ dừng máy.
2.5. Bảo vệ nhiệt độ tăng cao trong máy phát:
2.5.1. hiệt độ Stator
- Nhiệt độ stator máy phát Thủy điện Đồng Nai 3 được giám sát bởi 30 sensor nhiệt độ đặt trong lõi thép và phân bố đều xung quanh máy phát, sau đó được đưa đến transducer gửi tín hiệu hiển thị tại tủ instrument và LCU.
- Tín hiệu nhiệt độ này được cài đặt chỉ báo hiệu khi nhiệt độ vượt ngưỡng 1100C 2.5.2. hiệt độ gió m mát
- Nhiệt độ gió máy phát Thủy điện Đồng Nai 3 được giám sát bởi 8 sensor nhiệt độ đặt ở mặt trong của bộ làm mát, 8 sensor nhiệt độ đặt ở mặt ngoài của bộ làm mát và phân bố đều trên các bộ làm mát xung quanh máy phát, sau đó được đưa đến transducer gửi tín hiệu hiển thị tại tủ instrument và LCU.
- Tín hiệu nhiệt độ gió máy phát đặt bên trong bộ làm mát được cài đặt chỉ báo hiệu khi nhiệt độ vượt ngưỡng 750 và đưa tín hiệu đi dừng tổ máy nếu nhiệt độ vượt ngưỡng 800C.
- Tín hiệu nhiệt độ gió máy phát đặt bên ngoài bộ làm mát được cài đặt chỉ báo hiệu khi nhiệt độ vượt ngưỡng 650 và đưa tín hiệu đi dừng tổ máy nếu nhiệt độ vượt ngưỡng 700C.
2.6. Bảo vệ nhiệt độ tăng cao trong máy biến áp chính 2.6.1. Bảo vệ nhiệt độ dầu MBA chính (26O)
Khí máy biến áp quá tải, quá kích tích trong thời gian dài, hệ thống làm mát bị sự cố khi MBA đang mang trên 70% tải sẽ là nguyên nhân làm cho nhiệt độ dầu MBA chính tăng cao. Nhiệt độ dầu tăng tăng cao sẽ làm giảm tính chất cách điện của dầu và sẽ là nguyên nhân gây phóng điện, ngắn mạch cuộn dây MBA.
Nguyên l đo nhiệt độ dầu của MBA
Hình 2.1. Nguyên l đo nhiệt độ dầu MBA
Tín hiệu bảo vệ được lấy từ đồng hồ giám sát nhiệt độ MBA chính (đặt tại MBA) và gửi đến các rơle phụ RXMS1 (tác động Cắt) và RXSF1 (tác động báo tín hiệu).
Giá trị nhiệt độ cài đặt:
to1: 45oC (dừng quạt làm mát).
to2: 55oC (chạy quạt làm mát).
to3: 85oC (báo Alarm cấp 1).
to4: 95o (tác động Cắt: cắt MC 271 (272), 273 (274), GCB, FCB, QFB1 (2) và dừng tổ máy.
2.6.2. Bảo vệ nhiệt độ cuộn dây MBA chính (26W):
Khi MBA bị quá tải và một phần ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường sẽ dẫn đến cuộn dây MBA tăng cao, đây là nguyên nhân gây già hóa các phần tử cách điện (đặc biệt là c ch điện cuộn dây).
Nguyên l đo nhiệt độ cuộn dây của MBA:
Hình 2.2. Nguyên l đo nhiệt độ cuộn dây máy biến thế
Tín hiệu bảo vệ được lấy từ đồng hồ giám sát nhiệt độ cuộn dây MBA (đặt tại MBA) và gửi đến các rơle phụ RXMS1 (tác động Cắt) và RXSF1 (t c động báo tín hiệu).
Giá trị nhiệt độ cài đặt:
to1: 105oC (báo Alarm cấp 1).
to2: 110oC (t c động Cắt: Cắt MC 271 (272), 273 (274), GCB, FCB, QFB1 (2) và dừng tổ máy.
2.6.3. Bảo vệ áp suất dầu t ng cao (63):
Khi có sự cố trong máy biến áp, hồ quang điện làm dầu sôi và bốc hơi làm áp suất trong MBA rất lớn thiết bị an toàn áp suất lắp trên nắp thùng dầu chính MBA sẽ mở rất nhanh để thoát khí, dầu ra ngoài môi trường và đồng thời tác động tiếp điểm (gắn trên thiết bị an toàn) đi cắt máy cắt.
Khi bảo vệ tác động sẽ cắt MC 271 (272), 273 (274), GCB, FCB, QFB1 (2) và dừng tổ máy.
2.6.4. Bảo vệ rơ e hơi (96):
Rơle hơi được đặt trên ống nối gữa thùng dầu chính và thùng dầu phụ MBA.
Khi có quá tải hoặc ngắn mạch sẽ sinh ra khí và khi đó rơle sẽ tác động.
Nguyên lý làm việc của rơle hơi:
Hình 2.3. Nguyên l làm việc của rơle hơi
Rơle được thiết kế với hai mức tác động gắn liền với 2 phao thiết kế trong bảo vệ.
Ở chế độ làm việc bình thường khoang của rơle được chứa đầy dầu nên các phao nằm trong dầu và ở trạng thái mở tiếp điểm.
Khi khí bốc ra yếu (ví dụ dầu nóng do quá tải), sẽ tập trung phía trên khoang rơle làm mức dầu trong khoang giảm xuống đồng thời làm phao 1 đi xuống tác động tiếp điểm báo alarm cấp 1.
Khi không khi thoát ra nhiều (do ngắn mạch cuộn dây trong MBA), luồng khí sẽ đẩy phao 2 xuống tác động đóng tiếp điểm đi cắt máy cắt (rơle tác động cấp 2: Cắt MC 271 (272), 273 (274), GCB, FCB, QFB1 (2) và dừng tổ máy.
2.6.5. Bảo vệ mức dầu MBA (71):
Khi mức dầu trong MBA (tại bình dầu phụ) tăng hoặc giảm làm dịch chuyến kim đồng hồ hiển thị mức và đồng thời sẽ đóng tiếp điểm đi báo tín hiệu mức dầu cao hoặc thấp.
Nguyên lý làm việc của rơle mức:
Sơ đồ lắp đặt
Hình 2.4. Nguyên l làm việc của rơle mức dầu máy biến thế
Cấu tạo của thiết bị chỉ thị mức
Hình 2.5. ấu tạo của thiết bị chỉ thị mức dầu
Khi mức dầu dâng lên hay hạ xuống làm cho phao (3) chuyển động lên hoặc xuống, chuyển động của phao (3) làm trục (9) sẽ quay đồng thời quay nam châm (4), nam châm (4) sẽ làm nam châm (5) chuyển động theo và làm quay kim chỉ thị (6). Bộ phận chỉ thị sẽ tác đóng tiếp điểm đi báo khi mức dầu thấp hoặc cao.
Bảng 2.1. Tổng hợp giá trị cài đặt bảo vệ phần cơ 1. Bảo vệ phần cơ máy phát:
Tên sự cố Giá trị tác động
Alarm Cắt
Nhiệt độ bạc đỡ 500C 550C
Nhiệt độ bạc OHT 600C 650C
Nhiệt độ bạc OHD 600C 650C
Nhiệt độ bạc OHTB 600C 650C
Nhiệt độ dầu OHT 400C 450C
Nhiệt độ dầu OHD 400C 450C
Nhiệt độ dầu OHTB 500C 550C
Nhiệt độ gió nóng MF 650C 750C
Nhiệt độ gió lạnh MF 450C 500C
Dộ rung 200 300
Độ đảo 600 700
Áp lực dầu điều tốc giảm thấp 5.3 MPa 4.7 MPa
Vượt tốc điện và “Governor out off control” 115%nđm
Vượt tốc cơ 145%nđm
2. Bảo vệ sự cố cơ MBA.
Tên sự cố Giá trị tác động
Alarm Cắt
26O (nhiệt độ dầu MBA chính) 850C 950C
26W (nhiệt độ cuộn dây MBA chính) 1050C 1100C
26TE (nhiệt độ MBA kích từ) 1300C 1500C
2.7. Đánh giá hiện trạng bảo vệ phần cơ nhà máy Thủy điện Đồng Nai 3.
Hệ thống bảo vệ phần cơ của nhà máy Thủy điện Đồng Nai 3 cơ bản đảm bảo cho các tổ máy vận hành an toàn. Tuy nhiên qua quá trình vận hành và để đáp ứng yêu cầu nhà máy vận hành không người trực trong thời gian tới thì còn những hạn chế cần có giải pháp khắc phục để nâng cao độ tin cậy và an toàn hơn như sau:
Hình 2.6. Sơ đồ nguyên l bảo vệ phần cơ hiện hữu
Bảo vệ các gối trục
Hiện trạng các bảo vệ gối trục bao gồm: Nhiệt độ bạc, nhiệt độ dầu, mức dầu, nước lẫn trong dầu, lưu lượng nước làm mát, tuy nhiên chỉ có bảo vệ nhiệt độ bạc, nhiệt độ dầu là đưa tín hiệu đến cắt tổ máy, trong khi những nguyên nhân dẫn đến nhiệt độ bạc, nhiệt độ dầu tăng cao có thể do lưu lượng nước làm mát giảm, các bộ trao đổi nhiệt bị bẩn, chất lượng dầu làm mát không đảm bảo (hoặc không đủ dầu làm do bị xì hoặc nước lẫn trong dầu) chưa đưa tín hiệu đi dừng máy. Như vậy các nguyên
nhân dẫn đến nhiệt độ bạc, nhiệt độ dầu tăng cao không được bảo vệ, không có tính dự phòng, để bảo vệ tránh làm hư hỏng bạc khi nhiệt độ tăng cao. Đề xuất một số giải pháp sau:
- Khi lưu lượng nước làm mát giảm thấp trong thời gian t = 1 phút thì đưa tín hiệu đi dừng máy phần cơ vì trong khoảng khoảng thời gian này chúng ta biết chắc chắn lưu lượng nước bị giảm thấp, tránh tác động nhầm và cũng trong khoản thời gian này nhiệt độ dầu và bạc chưa tăng đến giá trị nguy hiểm.
- Khi nước lẫn trong dầu đến một giá trị nhất định trong thời gian t = 1 phút thì đưa tín hiệu đi dừng máy phần cơ vì trong khoảng khoảng thời gian này chúng ta biết chắc chắn dầu bị nhiễm nước do xì bộ làm mát, tránh tác động nhầm và cũng trong khoản thời gian này nhiệt độ dầu và bạc chưa tăng đến giá trị nguy hiểm.
- Khi mức dầu ổ trong ổ giảm thấp hơn bạc thì không còn khả năng làm mát cho bạc nữa thì đưa tín hiệu đi dừng máy phần cơ để tránh hư hỏng cho bạc.
- Áp lực nước trước và sau bộ làm mát chêch lệch đến một giá trị ∆P = 0,2 Bar để biết chắc chắn bộ làm mát đã bị bẩn không còn khả năng trao đổi nhiệt trong khoảng thời gian t = 1 phút để tránh tác động nhầm khi tín hiệu chập chờn thì đưa tín hiệu đi dừng máy phần cơ.
Tất cả các bảo vệ nhiệt độ bạc, nhiệt độ dầu đều dùng cảm biến RTD, khi RTD hỏng hoặc hở mạch hoặc do nhiễu làm cho giá trị tăng vọt rất dễ gây tác động nhầm và đưa tín hiệu đi dừng máy không cần thiết, cần thực hiện một số giải pháp sau:
- Phải lấy ít nhất 2 tín hiệu nhiệt độ bạc hoặc nhiệt độ dầu của cùng 1 gối trục cùng một vị trí gối trục tác động thì mới xuất hiệu tác động đi dừng máy.
- Trước khi đưa tín hiệu đi dừng máy thì phải có một thời gian trễ t = 1 phút vì trong khoảng thời gian này nhiệt độ chưa thể tăng cao đến giá trị nguy hiểm.
Bảo vệ áp lực dầu điều khiển
Bảo vệ bình dầu áp lực điều khiển cánh hướng bao gồm: Thước đo mức dầu, Các rơle giám sát áp lực, Sensor để biến đổi tín hiệu mức dầu thành tín hiệu điện 4~20mA để gửi đi hiển thị, 01 sensor biến đổi tín hiệu áp lực thành tín hiệu dòng điện 4~20mA để gửi đi hiển thị và chạy dừng bơm dầu áp lực. Tuy nhiên chỉ có tín hiệu áp lực giảm thấp cấp 2 mới đưa tín hiệu đi dừng máy. Tín hiệu mức dầu giảm thấp chỉ báo hiệu không có tính dự phòng khi bị xì, thất thoát dầu dẫn đến không đủ dầu để đi điều khiển công suất tổ máy cần thực hiện giải pháp bổ sung thêm tín hiệu đi báo hiệu và tín hiệu đi dừng máy và được cài đặt như sau:
- Khi mức dầu giảm thấp cấp 1, h = ẵ thỡ gửi tớn hiệu đi bỏo hiệu
- Khi mức dầu giảm thấp đến một giá trị h = 1/3 mức dầu trong bình thì đưa tín hiệu đi dừng máy phần cơ.
Bảo vệ hệ thống nước làm mát
Hiện tại hệ thống nước làm mát được giám sát bởi lưu lượng làm mát, áp lực