深溪沟水电站发电机制动系统及高压油顶起装置

陈勇旭，武 彬

（国电大渡河瀑布沟水力发电总厂，四川 汉源 625304）

深溪沟水电站发电机制动系统及高压油顶起装置

陈勇旭，武 彬

（国电大渡河瀑布沟水力发电总厂，四川 汉源 625304）

介绍了深溪沟水电站设置的制动系统和高压油顶起装置的设置、布置原理、性能参数、工作流程等情况，对新建电站“无人值班、少人值守”的运营模式相适应的自动控制方式，以及大型水轮发电机巴氏合金瓦推力轴承使用，均提供了有益的参考。

深溪沟水电站水轮发电机 制动系统 高压油顶起装置

国电大渡河瀑布沟水力发电总厂下辖的深溪沟水电站，为大渡河干流规划的第十八级电站。该电站为上游瀑布沟水库的反调节电站。电站为河床式厂房枢纽工程，正常蓄水位660.00 m，利用落差40.0 m，装机容量660 MW，年发电量32.35亿kW·h，枯期电量9.18亿kW·h，设计枯水年枯水期平均出力253MW。电站主厂房内布置有4台轴流转浆式水轮发电机，其中发电机由东芝水电设备（杭州）有限公司制造。

1 水轮发电机制动系统设置

机组正常停机过程中，由于转动部件转动惯性大，为避免机组较长时间在低转速下运行，引起推力瓦与镜板之间的油膜破坏，造成烧瓦事故，在机组停机，转速降到加闸制动转速（30%ne）时，投入0.7 MPa制动气加闸制动，使机组迅速停机。

机组安装或检修期间，将高压油打入制动器顶起转子，将机组转动部分的重量转移到制动器的缸体上，并传送到机坑基础上。

当机组停机时间较长，再次开机启动时，用制动器顶起转子，使推力瓦与镜板之间重新建立起油膜。

2 深溪沟发电机制动系统基本参数

型式：双活塞油气腔分开、气动复位

3 深溪沟发电机制动系统布置原理及安装要求

深溪沟电站制动系统由制动器、制动盘柜、供气管路、移动式油泵、传感元件、粉尘吸收装置以及相关附件组成。10只双活塞油气腔分开、气动复位式制动器均匀布置在机组下机架上。每只制动器上设双接点行程开关，能反应制动器是否动作或全部复位。制动块采用非石棉聚合树脂材料，摩擦系数大，磨损率低，粉尘少，不污染环境。在制动器下层活塞下可送高压油以顶起转子。并设机械锁定装置，以保持转子在顶起的位置上而无需保持连续的液压。1台DN80的粉尘吸收装置布置在水轮机层下机架室内，通过DN80的环管收集10台制动器的粉尘。制动盘柜布置在发电机层机旁盘柜处，顶转子移动式油泵管路布置在水轮机层。深溪沟制动器包括制动闸板、制动活塞和活塞缸组成。

安装过程中要求制动闸板应该平整、光滑并成水平面。在半径方向的不水平度不大于0.5 mm，圆周上的起伏（波浪度）不超过1.5～2.0 mm。当闸板分块时，接缝处应有2 mm以上的间隙，而且顺转动方向检查，后一块不能凸出于前一块。供气部分管路φ22的不锈钢管，管接头采用带金属锥度密封的特制接头，抗压强度大，密封性能好，能够消除常见的滴漏现象。

4 深溪沟发电机制动系统工作流程

制动系统在机组制动时，是用低压制动气顶起闸板，使机组制动，同时投入粉尘吸收器，吸收制动器粉尘。以额定转速的30%投入制动，机组在约89.5 s内停下见图1。紧急情况，以额定转速的35%投入制动，机组在99.1 s内停下见图2。在停机过程中，通过制动系统和高压油顶起装置共同作用下，可以保证机组平稳停机，保障推力轴承运行安全。停机完成后，通过制动盘柜内的排气阀排气，将制动闸块落下。

图1 正常情况，以额定转速的30%投入制动

图2 紧急情况，以额定转速的35%投入制动

用油顶转子时，使用同一供气管路及制动缸作为工作元件，启动一台自带油箱的移动式油泵，通过移动式油泵装置内切换阀由供气管路向制动缸注入13.5 MPa的油压，顶起缸体，使机组镜板与推力瓦接触。深溪沟发电机转动部分的最大顶升行程为20 mm。顶起后，可投入机械锁定装置锁定。同时，顶转子系统泄压通过油泵装置内阀门切换油流，使油流回回油箱，以减少系统高压持续时间。

5 深溪沟发电机高压油顶起装置设置目的

在开停机过程中由于机组转速太低，镜板和轴瓦之间难以形成连续的油膜以支承转子的荷载，为此必须在转速过渡阶段使用高压油顶起系统。高压油顶起系统是用高压油将镜板顶起，以便在推力瓦和镜板之间建立承载油膜，从而保证推力轴承的安全起动和停机。高压油顶起系统的作用是在机组起动和停机的过程中在瓦面建立完全流体润滑，减小摩擦，避免磨损。

深溪沟发电机除了制动系统风闸具备高压顶起功能，配置一台高压油泵用于检修或长期停机后顶起转子形成油膜作用外，考虑电站“无人值班“（少人值守）自动化的需要，并结合深溪沟发电机采用弹性簇巴氏合金推力轴承瓦的特点，另外设置了一套高压油顶起装置，设置高压油顶起系统不仅可以缩短机组启动时间，而且便于安装时机组盘车。大中型水轮发电机组巴氏合金推力轴承大部分都装有高压油顶起装置。机组安装过程中，吊装转子时，当转子和推力头将要接触时，手动投入高压油顶起装置，减缓对转子推力轴承的冲击荷载；同时，对推力轴承进行充分润滑，以便于调整转子的安装方位，保证推力轴承不受伤害。机组安装盘车时投入高压油顶起装置，实现手动盘车顺利进行。

6 深溪沟发电机高压油顶起装置基本参数

油泵规格：油压14 MPa,流量40 L/min

电机功率：15 kW

推力轴承平均面压：4 MPa

推力瓦：14

发电机额定转速：90.9 r/min

7 深溪沟发电机高压油顶起装置布置及原理

图3 高压油顶起装置

深溪沟高压油顶起装置布置在水轮机层下机架室内，由高压油泵、驱动电机以及相关的控制和监测装置进出油管组成见图3。 油从油槽中引出，经过过滤器给高压泵，高压泵打出的油经过过滤器到高压管。过滤器配有清洁度指示器，经过高压油管的高压油经弯头到各瓦的高压油孔，安全阀控制系统中的压力。如果安全阀动作，高压油流向回油管。压力开关监测油压，高压压力表监视油压。泵关闭后压力降低，这时，节流孔板起单向阀的作用，修正压力开关和压力表的读数，必须要降低压力。高压油顶起装置在机组盘车及机组起停的过程中向镜板注入透平油，装置从推力油槽取油，透平油经压油泵加压后闷在压力油管中通过过滤器、卸荷阀进入推力油槽中各环布的分支油管中，后进入推力瓦，在进入油孔和瓦面中部由同心圆组成的单个环形油室相连。机组顶起后，瓦面上的环形油室作为油压传递面，透平油进入每块推力瓦中进行顶起工作后，回到推力油槽中，完成循环。

推力轴承配有高压油顶起装置后，机组开机不受机组开机次数、停机时间和热启动的限制。开机时轴承总是在整体润滑状态下运行，因而无磨损。在高压油顶起系统关闭情况下，没有压力润滑油发电机也可实现惰性停机。

8 高压油顶起装置控制方式及流程

深溪沟高压油顶起装置的控制采用压力开关控制方式，通过压力开关控制油泵的起停。压力开关分别安装在压油泵出口和过滤器出口，压力开关可以实现油泵压力的建立，至设定值停泵。主备切换，当主泵10 s内不能建压后，停主泵，启用备用泵。过滤器出口压力开关用于指示过滤器是否堵塞，当主用过滤器堵塞后，报过滤器堵塞，并启用备用过滤器。

机组启动前，投入高压油顶起装置，至收到机组转速大于95%额定转速信号时，退出高压油顶起装置。机组停机时，当收到机组空载、机组制动系统有压后，投入高压油顶起装置，当机组停下后，收到机组制动粉尘装置信号、接力器锁定投入信号、制动闸块全部顶起、转速小于5%信号后，停止高压油顶起装置。

9 结束语

传统机组制动及转子顶起功能均由制动系统（风闸）来实现，深溪沟水电站机组同时设置了制动系统及高压油顶起装置，其能在计算机监控系统的控制下，实现制动系统的制动功能及高压油顶起装置自动投入的要求，满足深溪沟水电站“无人值班”（少人值守）的运营模式。同时，也能通过手动投入制动系统及高压油顶起装置，保障机组安装和检修工作的顺利完成。

TV734.2

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1672-5387（2010）06-0059-03

2010-10-08

陈勇旭（1985-），男，助理工程师，从事水电站运行维护工作。