水輪發(fā)電機機械制動裝置存在的問題及改進

1、水輪發(fā)電機機械制動裝置存在的問題及改進摘要：水輪發(fā)電機機械制動裝置在運行過程中發(fā)生故障與問題，會對發(fā)電站整 體運行、維護以及操作、安全等帶來負面影響，不僅不利于電站整體經(jīng)濟利益， 還會對電站設備與人員安全造成嚴重威脅?；诖耍斜匾钊胙芯克啺l(fā)電機 機械制動裝置存在的問題，并針對性的提出改進水輪發(fā)電機機械制動裝置的對策， 提升機械制動裝置運行的安全性與穩(wěn)定性，保證電站整體經(jīng)濟效益與社會效益。關鍵詞：水輪發(fā)電機；機械制動裝置；問題；改進引言水輪發(fā)電機組機械制動在長期運行過程中有諸多問題，比如制動器由于活塞 憋卡不能自動復位、粉塵污染嚴重、制動器上下腔串氣、制動環(huán)嚴重磨損等等， 隨著機組使用年限

2、的增加，這現(xiàn)象更加顯現(xiàn)出來，近年來這一現(xiàn)象的缺陷也較為 頻繁，給機組的整體安全運行帶來隱患。1概述利用水輪發(fā)電機實現(xiàn)發(fā)電，不僅成本低，污染也非常小，有利于推進電力事 業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。水輪發(fā)電機組的正常運轉(zhuǎn)，直接關系到電力供應的可靠性與穩(wěn) 定性，但是水輪發(fā)電機在日常運轉(zhuǎn)過程中，其機械制動裝置經(jīng)常出現(xiàn)各種問題， 對水輪發(fā)電機的安全與穩(wěn)定造成嚴重影響?；诖?，有必要深入分析水輪發(fā)電機 機械制動裝置存在的問題，并采取有效措施對水輪發(fā)電機機械制動裝置加以改進， 充分發(fā)揮水輪發(fā)電機的優(yōu)勢和作用。2水輪發(fā)電機機械制動系統(tǒng)故障2.1活塞憋卡不能復位密封破損、漏氣、漏油制動器通常采用活塞原理，工作時使用的氣體含

3、有少量的粉塵顆粒和水分， 導致內(nèi)壁被劃傷和銹蝕，造成內(nèi)壁及密封的損壞而漏氣、漏油、上下腔串通和活 塞憋卡。2.2油污染和機械制動器粉塵污染在氣、油合一的單杠制動器運行過程中，因為氣管和油管屬于二路合一狀態(tài)， 在油壓定轉(zhuǎn)子之后，相應管路都會存有一定油量，此時如果不能及時有效的控制 存油量，將直接發(fā)生密封漏油問題，進而出現(xiàn)油污染，影響環(huán)境。同時，制動器 在不斷摩擦過程中，會有粉塵產(chǎn)生，進而對機器造成污染。水輪發(fā)電機機械制動 裝置在運轉(zhuǎn)過程中，其制動板會產(chǎn)生較快的磨損，磨損產(chǎn)生的粉塵會跟著循環(huán)風 進入到定子鐵芯通風溝以及轉(zhuǎn)子磁軛當中，經(jīng)過長時間的積累，會阻礙到通風溝 過風口，降低發(fā)電機冷卻效果，定子

4、溫度相對較高，導致油霧與粉塵混合物不斷 飛落，對定子繞組產(chǎn)生嚴重污染，影響到散熱，并降低絕緣水平。制動器閘板在 制動剎車過程中，會有大量粉塵產(chǎn)生，嚴重損害設備，并增加定子線圈的保養(yǎng)難 度，難以有效的對定子線圈進行通風散熱，導致端電壓和溫度都持續(xù)升高，降低 定子絕緣性能，還會埋下相間短路以及線圈接地等安全隱患。2.3制動塊破損和磨損制動塊破損和磨損主要有兩種情況：一是托板和制動塊堅固螺絲由由制動過 程產(chǎn)生振動造成松動跳越。另一種由于活塞憋卡與制動環(huán)接觸不均勻產(chǎn)生撞擊及 摩擦產(chǎn)生過熱，制動的過程中機組轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的波動等不對稱力矩作用。3改進水輪發(fā)電機機械制動裝置的措施3.1活塞憋卡不能復位密封破損、

5、漏氣、漏油解決措施解決方式主要有三種。一種是利用壓力油注入的方式進行潤滑然后用氣壓反 復加撤閘的方式使其活動達到復位目的，但是這種方式只能保證短時間運行周期 短，可靠性差，還是沒有徹底解決氣缸內(nèi)壁劃傷拉毛問題，治標不治本。二種是 將其移出機組進行分解檢修，對內(nèi)壁進行修磨光滑并對密封圈進行更換從新裝配 后做額定油壓的1.5倍的試驗合格后方能使用。這種方式雖解決了本質(zhì)問題，但 增加了工作量，造成機組非計劃停運，但制動器制動效果下降，對機組危害也較 大，制動器使用壽命縮短。第三種方式來進行解決一一活塞鑲嵌聚四氟乙烯導向 帶?；钊繉驇軌蚺c氣缸內(nèi)壁滑動配合接觸，使活塞與氣缸金屬件不會相互 接觸，保

6、護了氣缸內(nèi)壁不受傷害，還解決了密封磨損的問題。第四種方法可以在 制動器制動柜的管路上安裝油霧器，在制動的過程中密封濕潤制動腔。3.2使用電氣制動方式針對水輪發(fā)電機機械制動裝置制動環(huán)產(chǎn)生的裂紋與變形問題，還有機械制動 器因為摩擦導致大量粉塵產(chǎn)生的問題，都可以通過電氣制動方式加以解決。在電 氣制動方式當中，使用的是定子繞組三相對稱短路，轉(zhuǎn)子和勵磁作用相加，能夠 使定子繞組獲得等同于最大容量運行工況時電流值的制動電流流過，進而有電制 動力矩產(chǎn)生，達到電氣制動的效果。通過電制動停機，不僅不會產(chǎn)生污染和磨損， 在機械制動的時候也不會有震動和噪聲，將電制動停機應用在啟動較為頻繁或者 高速大容量的機組中，優(yōu)

7、勢更加突出，在可逆式機組中尤其適用。3.3選擇不卡阻且免維護的制動器針對水輪發(fā)電機機械制動裝置存在的卡阻問題，可以選用不卡阻并且無需維 護的制動器。不卡阻免維護制動器具有雙活塞碟簧連接、偏心、萬向連接和導向 等原理特征，通過雙活塞碟簧對力的傳遞實現(xiàn)了緩沖，對克服靜摩擦力具有重要 作用；通過偏心可以有效對傾倒力矩加以抵消，從根源上避免發(fā)生活塞卡阻問題； 通過萬象連接可以靈活有效的對閘板方位進行調(diào)整，不僅確保閘板能夠均勻的磨 損，還可確保工作最大摩擦面；通過導向裝置，能夠確保活塞不出現(xiàn)偏斜問題。 該裝置只包含了下腔，結構非常簡單，并且供氣和供油都是通過一條管路運行， 操作非常簡單和方便，且便于裝卸

8、，可以自動實現(xiàn)復位操作，具有突出的可靠性 與安全性，使用價值較高，適用性也非常強，有必要廣泛推廣。4水輪發(fā)電機組電氣制動系統(tǒng)故障和消除措施4.1混合制動停機未投機械制動我廠在設計的過程中將水輪發(fā)電機吸出高度設計為+0.5m和+0.7m，因為吸出 高度為正值，當下游水位偏低等很容易產(chǎn)生停機過程中轉(zhuǎn)速降不到機械制動投入 設定值的情況，機組停機時間較長或退出停機流程，特別是調(diào)峰機組長時間的停 機時間嚴重影響了水輪發(fā)電機組設備安全和水電廠的正常運行。另在一些類似情 況下有電氣制動的水輪發(fā)電機組的電廠實例有證明，如某同類水電廠當控制系統(tǒng) 發(fā)出停機信號后就會啟動電氣制動裝置，但是運行人員對監(jiān)控系統(tǒng)記錄檢查

9、發(fā)現(xiàn) 一個月內(nèi)有多次停機未投入機械制動的現(xiàn)象。為了找出原因，對制動系統(tǒng)中的機 械制動電磁閥、投入機械制動回路、轉(zhuǎn)速裝置都進行了詳細檢查，都沒有發(fā)現(xiàn)問 題，而對機組控制流程進行檢查，得知有10次故障停機時間記錄，電氣制動投 入時，自60%至15%轉(zhuǎn)速時間都在80s左右，但是機組停機流程電氣制動投入后 時間會延長到120s，導致機組轉(zhuǎn)速已經(jīng)降到了 0還未投入機械制動。加上機組吸 出高度為正，尾水位變化也導致了機組停機時間的變化。根據(jù)以上分析，對機組制動流程進行優(yōu)化。在機電制動投入后進行延時60s， 判斷轉(zhuǎn)速。如果轉(zhuǎn)速超過35%則不用投入機械制動，如果沒有超過35%則投入機 械制動。對制動流程進行優(yōu)

10、化還要對不同水尾位進行多次試驗，保證能夠正常機械制動。4.2電制動過程中負序過負荷保護動作負序過負荷保護動作主要原因是負序電流不是設備真正存在的負序電流，而 是因為電氣制動投入時機組頻率較低，負序濾波器不能正常工作。為了避免電氣制動投入時負序過負荷保護動作，通常情況下是在投制動時閉 鎖掉會發(fā)生誤動的保護，可以保護負序電流，還能通過引入制動狀態(tài)繼電器接點 進行閉鎖。還有一種方法是從定值整定上進行考慮。采用整定導則公式進行重新 整定，保證電制投入不再發(fā)生負序過負荷保護動作。結語水輪發(fā)電機機械制動裝置運行正常與否，直接影響到整個水輪發(fā)電機的運行 安全與穩(wěn)定。要實現(xiàn)電力事業(yè)的健康發(fā)展，就要關注水輪發(fā)電機機械制動裝置在 日常運行當中存在的問題，并針對性的采取有效措施