水輪發(fā)電機(jī)制動(dòng)器的問(wèn)題與措施

1、 水輪發(fā)電機(jī)制動(dòng)器的問(wèn)題與措施2 水電站水輪發(fā)電機(jī)用制動(dòng)器一般指機(jī)械制動(dòng)器或稱(chēng)風(fēng)閘以區(qū)別電制動(dòng)，制動(dòng)器的功能1，氣動(dòng)剎車(chē)，在發(fā)電機(jī)停機(jī)過(guò)程中當(dāng)轉(zhuǎn)速降低到額定轉(zhuǎn)速的3040時(shí)，對(duì)機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分進(jìn)行連續(xù)制動(dòng)，以避免推力軸承因長(zhǎng)時(shí)間低速運(yùn)行油膜無(wú)法建立而燒瓦。功能2，鎖定機(jī)組，推力軸承采用塑料瓦的機(jī)組，在停機(jī)后為防止水輪機(jī)導(dǎo)葉漏水的驅(qū)動(dòng)力大于瓦面靜摩擦力（塑料瓦對(duì)鏡板的摩擦系數(shù)很?。┒饳C(jī)組自轉(zhuǎn)，制動(dòng)器應(yīng)一直投入直至下次開(kāi)機(jī)。功能3，高壓油頂轉(zhuǎn)子，在機(jī)組檢修時(shí)或機(jī)組停機(jī)時(shí)間長(zhǎng)又無(wú)高壓油頂起裝置，開(kāi)機(jī)前要頂轉(zhuǎn)子，以便瓦面充油潤(rùn)滑。我國(guó)制動(dòng)器的制造技術(shù)在經(jīng)歷幾十年的不斷改進(jìn)現(xiàn)在已相當(dāng)成熟，現(xiàn)將發(fā)生問(wèn)題和

2、改進(jìn)措施終結(jié)如下。1,活塞憋卡不能復(fù)位這是制動(dòng)器采用O形橡膠密封結(jié)構(gòu)后出現(xiàn)的最大問(wèn)題，有的至今也沒(méi)有徹底解決，早期制動(dòng)器出廠就發(fā)生活塞憋卡，那時(shí)大多因?yàn)镺形密封質(zhì)量不過(guò)關(guān)，密封圈截面不圓是橢圓形，使用幾次就擰麻花，密封摩擦力劇增，當(dāng)時(shí)只采用彈簧復(fù)位，復(fù)位力比較小。之后，提高了O形圈質(zhì)量，但制動(dòng)器使用一段時(shí)間還是出現(xiàn)活塞憋卡，換了新的密封又可使用一段時(shí)間，使用周期越來(lái)越短，分析其原因是新制動(dòng)器氣缸內(nèi)壁光滑，表面粗糙度達(dá)Ra0.4，這對(duì)密封的磨損較小，在使用過(guò)程中制動(dòng)器活塞在氣缸里滑動(dòng)金屬間產(chǎn)生摩擦，特別是機(jī)組制動(dòng)時(shí)，活塞受徑向力作用，和氣缸之間的摩擦力很大，漸漸氣缸內(nèi)壁被劃傷拉毛，制動(dòng)器使用越久

3、，缸壁拉毛現(xiàn)象越嚴(yán)重，尤其是鑄鐵活塞無(wú)油潤(rùn)滑時(shí)對(duì)氣缸的損傷更大，當(dāng)氣缸內(nèi)壁不再光滑，橡膠密封受到的磨損也越來(lái)越快，橡膠磨損后表面變得粗糙增加了摩擦系數(shù)，橡膠密封和氣缸內(nèi)壁之間摩擦力大于彈簧和活塞自重的復(fù)位力時(shí)，活塞自然就憋卡不能復(fù)位。解決的方式有以下兩種，其一是應(yīng)運(yùn)而生的氣壓復(fù)位，氣壓復(fù)位的復(fù)位力一般按四倍于彈簧復(fù)位力來(lái)設(shè)計(jì)，巨大復(fù)位力使活塞不再憋卡，這也是現(xiàn)在最普遍采用的復(fù)位方式，如果在制動(dòng)器結(jié)構(gòu)上僅僅采用這種方式可以說(shuō)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，因?yàn)闅飧變?nèi)壁劃傷拉毛問(wèn)題沒(méi)有解決，密封磨損快的問(wèn)題也沒(méi)有解決,以至于導(dǎo)致密封更換周期越來(lái)越短，若采用雙活塞三腔（油腔、氣腔、復(fù)位腔）氣壓復(fù)位結(jié)構(gòu)，制動(dòng)器的高度要

4、比彈簧復(fù)位制動(dòng)器高，給老電廠改造帶來(lái)困難。要治本就要采用第二種方式，活塞鑲嵌聚四氟乙烯導(dǎo)向帶，活塞靠導(dǎo)向帶與氣缸內(nèi)壁滑動(dòng)配合接觸，活塞與氣缸金屬部分永不接觸，這樣氣缸內(nèi)壁受到保護(hù)，不再被劃傷，不再被拉毛，密封的磨損問(wèn)題也得到解決。聚四氟乙烯滑動(dòng)摩擦產(chǎn)生的微粒，還會(huì)在氣缸內(nèi)壁形成塑料薄膜，進(jìn)一步減小摩擦系數(shù)，采用這種方式氣壓復(fù)位和彈簧復(fù)位都不是問(wèn)題。哈爾濱銀河電機(jī)制造有限公司向哈爾濱電機(jī)廠供貨必須采用第二種方式?；钊偳秾?dǎo)向帶應(yīng)注意以下幾點(diǎn)，考慮活塞徑向力的作用，導(dǎo)向帶寬應(yīng)大于30mm,導(dǎo)向帶厚度為1.32mm,導(dǎo)向帶槽深為活塞受徑向力作用導(dǎo)向帶被彈性壓縮但活塞金屬部分不會(huì)與氣缸接觸，油氣分開(kāi)的

5、油活塞，導(dǎo)向帶不受徑向力作用帶寬為10mm，油活塞金屬外徑到氣缸內(nèi)壁間隙應(yīng)控制在油壓實(shí)驗(yàn)時(shí)密封不受損，氣活塞密封材料為中硬耐油橡膠，油活塞密封材料為硬耐油橡膠。2，密封破損，漏氣漏油這是制動(dòng)器第二個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題，橡膠密封使用壽命短是因?yàn)槟p太快，導(dǎo)致磨損快是氣缸內(nèi)壁不光滑，這和上個(gè)問(wèn)題一脈相承，活塞在氣缸內(nèi)滑動(dòng)金屬之間相互摩擦，氣缸內(nèi)壁被劃傷拉毛，密封在拉毛面上摩擦而減少使用壽命。解決延長(zhǎng)密封壽命問(wèn)題有兩條措施，最重要一條是活塞鑲嵌聚四氟乙烯導(dǎo)向帶，解決了氣缸內(nèi)壁劃傷拉毛問(wèn)題，始終光滑的內(nèi)壁自然就延長(zhǎng)了密封的使用壽命。其次是采用油霧潤(rùn)滑，就是在制動(dòng)器控制柜的供氣管路上安裝油霧器，機(jī)組每一次制動(dòng)，都

6、會(huì)有少量油霧進(jìn)入制動(dòng)器的制動(dòng)腔，幫助密封潤(rùn)滑。如果要滑動(dòng)密封超長(zhǎng)使用壽命就采用聚四氟乙烯材料，是橡膠材料十倍以上的使用壽命，已在富春江調(diào)峰機(jī)組上連續(xù)使用12年，啟動(dòng)機(jī)組上萬(wàn)次，還可繼續(xù)使用，由于密封結(jié)構(gòu)稍顯復(fù)雜，比較適用于需頻繁啟動(dòng)的機(jī)組，如調(diào)峰調(diào)頻機(jī)組，抽水蓄能機(jī)組等。3，油污染油污染一是指密封漏油從氣缸頂部溢出，油污周邊環(huán)境，二是指油氣管路合一，每次油壓頂轉(zhuǎn)子后管路存油都會(huì)隨機(jī)組制動(dòng)器復(fù)位排氣以油霧方式排入機(jī)坑污染環(huán)境。解決密封漏油措施是在油密封上部活塞上開(kāi)環(huán)形儲(chǔ)油槽，并在氣缸相對(duì)位置開(kāi)孔安裝溢油管路，儲(chǔ)油槽太小作用不大，儲(chǔ)油槽開(kāi)大了會(huì)影響整體布置，應(yīng)恰到好處,每一次高壓油頂轉(zhuǎn)子油密封泄漏

7、的油量不超過(guò)儲(chǔ)油槽容積，密封漏油不會(huì)污染環(huán)境，頂轉(zhuǎn)子后要查看溢油管，有溢油現(xiàn)象應(yīng)及時(shí)更換密封。解決由于油氣管路合一帶來(lái)的排油霧問(wèn)題，那就采用雙活塞油腔和氣腔分開(kāi)結(jié)構(gòu)好啦，由于油密封使用頻率低，這相當(dāng)于延長(zhǎng)油密封使用壽命，油氣管路分開(kāi)，油管路存油和氣管路無(wú)關(guān)了。4，粉塵污染制動(dòng)時(shí)制動(dòng)塊摩擦產(chǎn)生的粉塵會(huì)污染機(jī)組和人體，有廠家為了產(chǎn)品美觀在制動(dòng)塊表面涂油，制動(dòng)剎車(chē)時(shí)產(chǎn)生煙霧，為改性有的在配料中填加硫磺，制動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生異味，制動(dòng)塊的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)只規(guī)定無(wú)石棉，并未對(duì)其它成分限制，配方一般都是機(jī)密，不知配方中是否有對(duì)人體有害成分，所以減少粉塵對(duì)設(shè)備和人都有好處，吸塵器是最佳選擇，兩個(gè)制動(dòng)器支墩（兩個(gè)或四個(gè)制動(dòng)器

8、）配一臺(tái)吸塵器為好，吸塵器太多機(jī)坑擁擠，太少影響吸塵效果。5，制動(dòng)塊偏磨和磨損快制動(dòng)器制動(dòng)塊托板與活塞之間連接為萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)，托板可隨制動(dòng)環(huán)不平而向任意方向轉(zhuǎn)動(dòng)，制動(dòng)塊始終和制動(dòng)環(huán)緊密接觸，制動(dòng)塊發(fā)生偏磨可能有以下兩種情況，第一種是托板和活塞之間被螺釘鎖緊或卡死，托板不能轉(zhuǎn)動(dòng)，托板和活塞之間的連接用銷(xiāo)子螺釘，銷(xiāo)子部分長(zhǎng)度大于托板沉孔處厚度，把緊后，托板和螺釘頭之間必須留有1mm左右的間隙，銷(xiāo)子螺釘也可以用普通螺釘加薄壁套管代替，同樣，套管長(zhǎng)度要大于托板沉孔處厚度約1mm，這樣萬(wàn)向節(jié)才能發(fā)揮作用.典型萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)有球面支柱型和彈性碟簧型，球面支柱型由鉻鋼塊和球面塊構(gòu)成，鉻鋼塊一半厚度鑲嵌在托板底部另

9、一半處在活塞頂部凹槽里，制動(dòng)時(shí)承受托板和活塞之間徑向剪切力，凹槽底放置球面塊，球面與鉻鋼塊接觸，裝配后，托板和活塞之間永遠(yuǎn)保有約1mm間隙，包括油壓頂轉(zhuǎn)子，球面支柱為點(diǎn)支撐剛性結(jié)構(gòu)，托板在球面支撐下可任意方向轉(zhuǎn)動(dòng)。彈性碟簧型結(jié)構(gòu)與球面支柱型結(jié)構(gòu)大同小異，僅是用對(duì)合組合碟簧替換球面塊，但理念卻有很大不同，裝配后，托板和活塞之間留有33.5mm間隙，制動(dòng)時(shí)碟簧被壓縮，還需保有11.5mm間隙，托板隨制動(dòng)環(huán)板不平度而任意方向轉(zhuǎn)動(dòng)，碟簧各方向壓縮量也隨托板傾斜而變化，是彈性支撐，當(dāng)油壓頂轉(zhuǎn)子時(shí)，碟簧被進(jìn)一步壓縮到托板和活塞端面接觸，為面支撐結(jié)構(gòu)，好處是托板不易變形，特別是制動(dòng)器做油壓實(shí)驗(yàn)和油壓頂轉(zhuǎn)子時(shí)

10、，面支撐比點(diǎn)支撐更可靠。制動(dòng)塊偏磨第二種情況是，在制動(dòng)塊中心標(biāo)注機(jī)組旋轉(zhuǎn)方向箭頭，我們定義箭頭所指為前端，箭尾為后端，中心支撐結(jié)構(gòu)的制動(dòng)塊后端比前端磨損快，這是因?yàn)橹苿?dòng)時(shí)，制動(dòng)塊不僅受到正壓摩擦力還要受到前傾力矩作用，這個(gè)力矩使制動(dòng)塊后端受力大于前端。制動(dòng)塊表面受到徑向摩擦力的支點(diǎn)（切點(diǎn)）一般在活塞上端（要看具體結(jié)構(gòu)而定），摩擦表面到活塞上端的垂直距離就是前傾力矩的力臂h，制動(dòng)塊摩擦力（即前傾力）等于p（正壓力）乘以f（摩擦系數(shù)），前傾力矩=hpf,為了抵消前傾力矩的作用，將制動(dòng)塊的支點(diǎn)前移一個(gè)偏心距離e(或換一個(gè)說(shuō)法將制動(dòng)塊的中心從原支點(diǎn)后移一段距離e），這樣就在制動(dòng)塊上產(chǎn)生一個(gè)偏心力矩pe（前傾力矩的反力矩，其中e為力臂），讓這兩個(gè)力矩相等就可以了，即pe=hpf e=hf, 制動(dòng)塊的偏心e就得出來(lái)了，單方向旋轉(zhuǎn)電機(jī)制動(dòng)塊建議采用偏心支撐結(jié)構(gòu)。制動(dòng)塊磨