水輪發(fā)電機組制動系統(tǒng)的改進

水輪發(fā)電機組制動系統(tǒng)的改進

0風(fēng)閘制動系統(tǒng)一個假設(shè)安裝了四個混合能源發(fā)電裝置，總安裝功率為525mw。在系統(tǒng)中，它承擔著調(diào)節(jié)峰、頻率和事故的責任。開停機每日平均4～5次,開停機比較頻繁,為此機組停機的制動就顯得十分重要。水輪發(fā)電機組制動系統(tǒng)(俗稱風(fēng)閘系統(tǒng))是機組機械制動系統(tǒng)中的重要組成部分,機組制動系統(tǒng)由制動器、油風(fēng)管路、手動和自動控制裝置組成。該電站采用了單活塞雙腔氣復(fù)位結(jié)構(gòu)的制動器。風(fēng)閘制動系統(tǒng)的作用有3個:一是機組正常停機過程中,由于轉(zhuǎn)動部件轉(zhuǎn)動慣性大,為避免機組較長時間在低轉(zhuǎn)速下運行,引起推力瓦與鏡板之間的油膜破壞,造成燒瓦事故,在機組停機,轉(zhuǎn)速降到加閘制動轉(zhuǎn)速(30%ne)時,投入低氣壓(0.5MPa～0.7MPa)加閘制動,使機組迅速停機;二是機組安裝或檢修期間,用高壓油打入制動器頂起轉(zhuǎn)子,將機組轉(zhuǎn)動部分的重量轉(zhuǎn)移到制動器的缸體上,并傳送到機坑基礎(chǔ)上;三是當機組停機時間較長,再次開機啟動時,用制動器頂起轉(zhuǎn)子,使推力瓦與鏡板之間重新建立起油膜。1風(fēng)機緊急制動時,盡量保持ht20世紀90年代初,彈性金屬塑料推力軸瓦取代了鎢金軸瓦,提高了發(fā)電機組推力軸承的承載能力和安全性,降低了檢修維護工作量。但由于彈性金屬塑料推力軸瓦磨擦系數(shù)較低,停機時若水輪機導(dǎo)水葉存在一定的漏水,則有可能導(dǎo)致機組蠕動。因此將發(fā)電機的制動流程更改為停機時一直保持加閘,以防止機組蠕動,開機前解除制動,這對風(fēng)閘的動作可靠性要求提高了。老式結(jié)構(gòu)的風(fēng)閘很難滿足這個要求,2005年期間,將風(fēng)閘改造為雙向氣復(fù)位結(jié)構(gòu),以從根本上解決風(fēng)閘復(fù)位不可靠問題。改造后投運初期,情況良好,但沒過多久,就頻繁出現(xiàn)風(fēng)閘復(fù)位時加閘腔排氣不暢,導(dǎo)致風(fēng)閘動作不靈。從2006年底至2007年,共發(fā)生25次制動系統(tǒng)故障,特別是2006年初,問題更加突出。(1)加閘及控制切換閥系統(tǒng)由風(fēng)閘、風(fēng)閘控制集成裝置組成,風(fēng)閘控制集成裝置結(jié)構(gòu)見圖1所示,P為氣源,O為排氣,SDF1為手動加閘控制切換閥,SDF2、3、4為自動控制檢修閥,手動加閘時投入SDF2、3、4,自動控制時拔出,A腔接風(fēng)閘加閘腔,B腔接風(fēng)閘復(fù)歸腔,自動加閘工作原理:當風(fēng)閘控制集成裝置收到計算機監(jiān)控系統(tǒng)的風(fēng)閘加閘令時,電磁閥DCFA動作,通過電磁閥將氣源輸入風(fēng)閘加閘腔,同時風(fēng)閘復(fù)歸腔接通O口進行排氣,風(fēng)閘頂起進行制動,壓力開關(guān)YJ2檢測到壓力大于0.4MPa及風(fēng)閘位置在上部時,發(fā)出信號表示加閘完成。收到復(fù)歸風(fēng)閘令時,電磁閥DCFB動作,通過電磁閥將氣源輸入風(fēng)閘復(fù)歸腔,同時風(fēng)閘加閘腔接通O口進行排氣,風(fēng)閘落下,壓力開關(guān)YJ3檢測到壓力小于0.04MPa及風(fēng)閘位置在下部時,發(fā)出信號表示復(fù)歸加閘完成,可以發(fā)出開機令。手動加閘控制切換閥采用了三位四通切換閥,電磁閥采用了二位四通切換閥,控制方式為脈沖型。2006年多次出現(xiàn)的故障情況是開機過程中計算機監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出了復(fù)歸風(fēng)閘令,復(fù)歸電磁閥(見圖1的DCFB)動作后,B腔開始加壓,A腔開始排壓,A腔接加閘腔,當風(fēng)閘加閘腔氣壓排至0.15MPa時,出現(xiàn)了氣壓保持在0.15MPa,無法排至0MPa,出現(xiàn)了風(fēng)閘不能復(fù)位的故障,壓力開關(guān)YJ3無法發(fā)出壓力小于0.04MPa的信號,造成機組自動開機流程超時退出。(2)自動開停機成功率低停機后,解開接入風(fēng)閘復(fù)歸腔的管路,采用分割法檢查,發(fā)現(xiàn)了個別風(fēng)閘有串氣現(xiàn)象,通過加閘腔串氣到風(fēng)閘復(fù)歸腔,對風(fēng)閘解體檢查,發(fā)現(xiàn)該風(fēng)閘盤根比不會串氣的風(fēng)閘小,更換該風(fēng)閘的盤根后正常,經(jīng)過處理后運行一段時間,又出現(xiàn)上述情況,只是不同的風(fēng)閘而已,嚴重影響了自動開停機成功率。對安全生產(chǎn)非常不利。針對這種故障,經(jīng)過多次的分析:發(fā)現(xiàn)該故障不是單純的風(fēng)閘串氣,該風(fēng)閘是成熟的產(chǎn)品,是目前國內(nèi)比較知名的品牌,盤根的規(guī)格與尺寸也在誤差范圍內(nèi),通過分析發(fā)現(xiàn)串氣與風(fēng)閘集成塊的控制模式有關(guān)系,風(fēng)閘控制是采用排氣與加氣同時進行的控制方式,采用這種方式要求氣路比較暢順,但該電站的風(fēng)閘排氣管路由于歷史原因,管路較長,有部分是埋設(shè)安裝,加上風(fēng)閘集成塊的電磁閥孔徑較小,有一定的氣阻,如有風(fēng)閘盤根密封稍微差些,風(fēng)閘就會出現(xiàn)串氣現(xiàn)象,會使排氣與加氣壓力達到平衡,排氣管路依然有一定壓力,造成機組開機條件不滿足的故障。分析發(fā)現(xiàn),制動控制邏輯存在缺陷,風(fēng)閘復(fù)位時復(fù)位腔通氣、加閘腔排氣,兩者同時進行,這時若風(fēng)閘活塞密封圈存在很難避免的漏氣量,則兩個腔的氣壓差小,從而降低了風(fēng)閘活塞的密封性能,導(dǎo)致兩個腔竄氣,風(fēng)閘因壓差小動作緩慢。2風(fēng)閘控制集成裝置的改進解決問題的辦法是改進機組制動控制邏輯。復(fù)歸風(fēng)閘時,加閘腔先排氣,等待加閘腔的氣壓基本為零時,經(jīng)延時后復(fù)歸腔再加氣,以保證兩個腔始終保持0.7MPa的氣壓差,試驗發(fā)現(xiàn)當復(fù)歸腔與加閘腔的氣壓差達到一定時,風(fēng)閘動作迅速可靠,迅速的動作使風(fēng)閘的活塞跨越了漏氣量較大的區(qū)域,改善風(fēng)閘活塞的密封性能。風(fēng)閘動作的過程與復(fù)歸風(fēng)閘相反,復(fù)歸腔先排氣,等待復(fù)歸腔的氣壓基本為零時,經(jīng)延時后加閘腔再加氣。為了實現(xiàn)上述的控制邏輯,我們對風(fēng)閘控制集成裝置及計算機監(jiān)控系統(tǒng)流程進行了改進,改進后的風(fēng)閘控制集成裝置結(jié)構(gòu)見圖2所示,裝置用兩個兩位三通電磁閥替換了二位四通切換電磁閥,用兩個三位三通手動切換控制閥替換了三位四通,并按要求對連接氣路進行了重新布置。改進后自動加閘工作原理:收到計算機監(jiān)控系統(tǒng)的加閘腔排壓令時,電磁閥D2A通電3s,進行加閘腔排壓,當加閘腔氣壓排至小于0.04MPa時,發(fā)出復(fù)歸腔加壓令,電磁閥D1B通電3s,進行復(fù)歸腔加壓,風(fēng)閘落下,壓力開關(guān)YJ3檢測到壓力小于0.04MPa及風(fēng)閘位置在下部時,發(fā)出信號表示復(fù)歸加閘完成,可以發(fā)出開機令。停機時,當機組轉(zhuǎn)速小于35%ne時計算機監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出復(fù)歸腔排壓令,D1A通電3s,進行復(fù)歸腔排壓,當復(fù)歸腔氣壓排至小于0.04MPa時,發(fā)出加閘腔加壓令,電磁閥D2B通電3s,進行加閘腔加壓,風(fēng)閘頂起進行制動。改進后計算機監(jiān)控系統(tǒng)控制流程見圖3:3風(fēng)閘制動系統(tǒng)故障下從2007年4月～12月,結(jié)合機組檢修,完成了機組的制動控制邏輯改進。經(jīng)過近兩年時間的運行考驗證明,風(fēng)閘集成控制裝置及機組控制流程改進后沒有出現(xiàn)過上述故障,風(fēng)閘制動系統(tǒng)動作可靠,運行情況良好。