水輪發(fā)電機(jī)組過速保護(hù)裝置分析

張萌

【摘 要】如果水輪發(fā)電機(jī)組因?yàn)橥话l(fā)事故的影響導(dǎo)致停機(jī)且水輪機(jī)的調(diào)速器無效，導(dǎo)葉片無法關(guān)閉，那么就可能會(huì)出現(xiàn)水輪發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速明顯上升，達(dá)到飛逸轉(zhuǎn)速的范圍。為了能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)機(jī)組出現(xiàn)過速情況的限制，增加相關(guān)的限速裝置，一旦水輪機(jī)調(diào)速器無效后，必須對(duì)導(dǎo)葉進(jìn)行關(guān)閉操作。文章對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組過速保護(hù)裝置進(jìn)行了分析。

【關(guān)鍵詞】水輪發(fā)電機(jī)組；過速保護(hù)；裝置分析；

概述

目前，水輪發(fā)電機(jī)組大都采用離心式純機(jī)械過速保護(hù)裝置，該裝置液壓控制油路接通事故配壓閥、貫流式機(jī)組用的重錘關(guān)閉裝置、機(jī)組進(jìn)水球閥、蝶閥控制裝置、大型機(jī)組圓筒閥控制裝置以及機(jī)組工作門控制裝置等。離心式純機(jī)械過速保護(hù)裝置由離心飛擺、脫扣器液壓閥、安裝環(huán)及配重塊等部件組成，飛擺和安裝環(huán)一般安裝在水輪機(jī)大軸或發(fā)電機(jī)下端的軸上。當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速達(dá)到離心飛擺整定值時(shí)，離心飛擺柱塞被甩出，觸發(fā)脫扣器液壓閥動(dòng)作，輸出油路切換，從而使事故配壓閥動(dòng)作，關(guān)閉導(dǎo)葉接力器，實(shí)現(xiàn)機(jī)組停機(jī)。

一、機(jī)械過速保護(hù)裝置原理

1、結(jié)構(gòu)原理

控制閥和過速環(huán)共同組成了機(jī)械過速保護(hù)裝置，該裝置的工作原理如下：水輪機(jī)大軸上安裝一齒圈，確保可以與機(jī)組運(yùn)行狀況同步，齒圈上存在大量離心飛擺，通過彈簧予以控制，當(dāng)機(jī)組的轉(zhuǎn)速正常時(shí)候，彈簧的壓力大于離心擺獲得的離心力，所以此時(shí)離心擺是被牢牢固定的，一旦機(jī)組開始超出允許值運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)彈簧所產(chǎn)生的壓力就會(huì)明顯小于離心擺獲得離心力，此時(shí)離心擺壓縮彈簧向外甩出，從而撞擊到控制閥上面的撞塊，此時(shí)連接緊急停機(jī)閥的油路會(huì)被聯(lián)通，機(jī)組被停止運(yùn)行，且向控制中心發(fā)出警告。

2、動(dòng)作原理

行程開關(guān)、控制閥以及過速環(huán)這三個(gè)組成部分共同組成了機(jī)械過速保護(hù)裝置，其中過速環(huán)安裝的位置為水輪發(fā)電機(jī)組額大軸，其運(yùn)行是與大軸同步的，如果機(jī)組在正常地運(yùn)行，那么彈簧的彈力大于離心擺受到的離心力，所以可以保證其處于相對(duì)齒圈靜止的狀態(tài)，而且齒圈上面還有配重塊，其作用是確保齒圈能夠平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)，一旦水輪發(fā)電機(jī)組受到不正常操作或者是處于過速的狀態(tài)的話，那么離心擺受到的離心力就要大于彈簧形成的壓力，進(jìn)而使得擺塊圍繞固定轉(zhuǎn)動(dòng)中心擺動(dòng)一個(gè)角度，讓其運(yùn)轉(zhuǎn)的最大半徑有一個(gè)增值，在這個(gè)時(shí)候，擺塊會(huì)與控制閥的撞塊發(fā)生相撞，從而使得撞塊失去對(duì)控制閥芯的控制，閥芯被彈簧推動(dòng)，從而使得緊急停機(jī)電路被聯(lián)通，進(jìn)而使得機(jī)組的主配壓閥運(yùn)行，完成停機(jī)，而且行程開關(guān)也會(huì)運(yùn)行，發(fā)出停機(jī)信號(hào)，在此之后可以通過拉動(dòng)手柄來手動(dòng)啟動(dòng)機(jī)組。

其中控制閥的組成部分是閥體、閥芯、撞塊、恢復(fù)手柄以及彈簧和行程開關(guān)，如果水輪發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行是正常的，那么此時(shí)閥芯是被撞塊頂住固定的，撞塊尖端距離離心擺外圓之間有一定的距離。如果水輪發(fā)電機(jī)組開始超速地運(yùn)行，那么就會(huì)出現(xiàn)離心動(dòng)作，一旦機(jī)組出現(xiàn)過速的情況，離心擺就會(huì)動(dòng)作，離心擺外圓會(huì)被甩出，從而撞擊撞塊尖端，撞塊發(fā)生位移，無法控制閥芯，彈簧發(fā)生作用，從而推動(dòng)閥芯快速移動(dòng)，使得緊急停機(jī)油路被接通，進(jìn)而停止機(jī)組運(yùn)行，此時(shí)行程開關(guān)也會(huì)向控制中心發(fā)出機(jī)組被停機(jī)的信號(hào)，當(dāng)通過手柄把閥芯和撞塊恢復(fù)到初始位置之后，機(jī)組就可以被重新啟動(dòng)。

二、機(jī)組過速限制裝置時(shí)間調(diào)節(jié)控制

在機(jī)組過速限制裝置上，設(shè)置有保護(hù)關(guān)閉時(shí)間調(diào)節(jié)裝置，用于機(jī)組保護(hù)關(guān)閉過程時(shí)間調(diào)節(jié)。機(jī)組保護(hù)關(guān)閉時(shí)間，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照水輪機(jī)水力調(diào)保計(jì)算的有關(guān)技術(shù)要求設(shè)定，此次機(jī)組過速限制裝置上的時(shí)間整定值為7s，實(shí)際整定值為7.02s。

三、機(jī)組過速限制裝置維護(hù)

1、對(duì)于限速保護(hù)裝置的日常維護(hù)中需要清掃其中的灰塵，確保液壓系統(tǒng)清潔，此外還需要對(duì)油液的清潔度進(jìn)行定期的檢查，確保其能夠符合ISO標(biāo)準(zhǔn)16/13。此外設(shè)備在運(yùn)行的過程中，需要對(duì)系統(tǒng)壓力以及油溫進(jìn)行監(jiān)控，確保其處于合理的范圍之內(nèi)，當(dāng)機(jī)組運(yùn)行了一段時(shí)間之后，需要重點(diǎn)對(duì)元件和端子的固定螺絲進(jìn)行檢查，確保不會(huì)因?yàn)樗蓜?dòng)而導(dǎo)致接觸不良的情況發(fā)生，從而阻礙了機(jī)組的安全運(yùn)行。如果限速保護(hù)裝置尚未啟用，需要在各液壓元件中灌注清潔的L-TSA46號(hào)汽輪機(jī)油，未噴漆的加工表面涂上潤滑脂，以防止生銹。管接頭孔應(yīng)堵住、以防止灰塵和臟物進(jìn)入內(nèi)部。

2、機(jī)組過速限制裝置及其元件維護(hù)

如果對(duì)閥塊進(jìn)行拆卸，需要確保其O形密封圈沒有老化發(fā)硬且完好，再重新組裝，否則需要對(duì)其立即進(jìn)行更換。想要確?？煽棵芊?，就需要正確的使用O形密封圈，在裝配的過程中需要確保每一個(gè)密封墊密封圈的規(guī)格都是正確的，密封圈必須能夠完全放入溝槽，如果閥塊或者是液壓元件在部分密封圈的上面，可以適當(dāng)涂抹黃油在溝槽內(nèi)，對(duì)其進(jìn)行粘貼，所有的密封面都必須清理干凈，每顆螺絲也都需要均勻用力，確保密封面被壓緊。

四、結(jié)束語

純機(jī)械過速保護(hù)裝置和事故配壓閥是機(jī)組過速保護(hù)系統(tǒng)中最重要的設(shè)備，設(shè)計(jì)制造出工作性能更可靠、維護(hù)更方便的機(jī)組過速保護(hù)系統(tǒng)，是水電人一直在思考的問題。本文結(jié)合本電站水輪發(fā)電機(jī)組過速保護(hù)系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用情況和過速保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理，經(jīng)過試驗(yàn)、分析和對(duì)比，在此推薦一種能夠 適合于大中型水輪發(fā)電機(jī)組的過速保護(hù)系統(tǒng)方案，同時(shí)也是為大中型水電站機(jī)組過速保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)或升級(jí)改造提供參考與借鑒。也為了能夠更好地幫助人們工作。

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（作者單位：新疆伊犁河流域開發(fā)建設(shè)管理局伊河電力有限責(zé)任公司）