深溪溝水電站發電機制動系統及高壓油頂起裝置

陳勇旭，武 彬

（國電大渡河瀑布溝水力發電總廠，四川 漢源 625304）

深溪溝水電站發電機制動系統及高壓油頂起裝置

陳勇旭，武 彬

（國電大渡河瀑布溝水力發電總廠，四川 漢源 625304）

介紹了深溪溝水電站設置的制動系統和高壓油頂起裝置的設置、布置原理、性能參數、工作流程等情況，對新建電站“無人值班、少人值守”的運營模式相適應的自動控制方式，以及大型水輪發電機巴氏合金瓦推力軸承使用，均提供了有益的參考。

深溪溝水電站水輪發電機 制動系統 高壓油頂起裝置

國電大渡河瀑布溝水力發電總廠下轄的深溪溝水電站，為大渡河干流規劃的第十八級電站。該電站為上游瀑布溝水庫的反調節電站。電站為河床式廠房樞紐工程，正常蓄水位660.00 m，利用落差40.0 m，裝機容量660 MW，年發電量32.35億kW·h，枯期電量9.18億kW·h，設計枯水年枯水期平均出力253MW。電站主廠房內布置有4臺軸流轉漿式水輪發電機，其中發電機由東芝水電設備（杭州）有限公司制造。

1 水輪發電機制動系統設置

機組正常停機過程中，由于轉動部件轉動慣性大，為避免機組較長時間在低轉速下運行，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，轉速降到加閘制動轉速（30%ne）時，投入0.7 MPa制動氣加閘制動，使機組迅速停機。

機組安裝或檢修期間，將高壓油打入制動器頂起轉子，將機組轉動部分的重量轉移到制動器的缸體上，并傳送到機坑基礎上。

當機組停機時間較長，再次開機啟動時，用制動器頂起轉子，使推力瓦與鏡板之間重新建立起油膜。

2 深溪溝發電機制動系統基本參數

型式：雙活塞油氣腔分開、氣動復位

3 深溪溝發電機制動系統布置原理及安裝要求

深溪溝電站制動系統由制動器、制動盤柜、供氣管路、移動式油泵、傳感元件、粉塵吸收裝置以及相關附件組成。10只雙活塞油氣腔分開、氣動復位式制動器均勻布置在機組下機架上。每只制動器上設雙接點行程開關，能反應制動器是否動作或全部復位。制動塊采用非石棉聚合樹脂材料，摩擦系數大，磨損率低，粉塵少，不污染環境。在制動器下層活塞下可送高壓油以頂起轉子。并設機械鎖定裝置，以保持轉子在頂起的位置上而無需保持連續的液壓。1臺DN80的粉塵吸收裝置布置在水輪機層下機架室內，通過DN80的環管收集10臺制動器的粉塵。制動盤柜布置在發電機層機旁盤柜處，頂轉子移動式油泵管路布置在水輪機層。深溪溝制動器包括制動閘板、制動活塞和活塞缸組成。

安裝過程中要求制動閘板應該平整、光滑并成水平面。在半徑方向的不水平度不大于0.5 mm，圓周上的起伏（波浪度）不超過1.5～2.0 mm。當閘板分塊時，接縫處應有2 mm以上的間隙，而且順轉動方向檢查，后一塊不能凸出于前一塊。供氣部分管路φ22的不銹鋼管，管接頭采用帶金屬錐度密封的特制接頭，抗壓強度大，密封性能好，能夠消除常見的滴漏現象。

4 深溪溝發電機制動系統工作流程

制動系統在機組制動時，是用低壓制動氣頂起閘板，使機組制動，同時投入粉塵吸收器，吸收制動器粉塵。以額定轉速的30%投入制動，機組在約89.5 s內停下見圖1。緊急情況，以額定轉速的35%投入制動，機組在99.1 s內停下見圖2。在停機過程中，通過制動系統和高壓油頂起裝置共同作用下，可以保證機組平穩停機，保障推力軸承運行安全。停機完成后，通過制動盤柜內的排氣閥排氣，將制動閘塊落下。

圖1 正常情況，以額定轉速的30%投入制動

圖2 緊急情況，以額定轉速的35%投入制動

用油頂轉子時，使用同一供氣管路及制動缸作為工作元件，啟動一臺自帶油箱的移動式油泵，通過移動式油泵裝置內切換閥由供氣管路向制動缸注入13.5 MPa的油壓，頂起缸體，使機組鏡板與推力瓦接觸。深溪溝發電機轉動部分的最大頂升行程為20 mm。頂起后，可投入機械鎖定裝置鎖定。同時，頂轉子系統泄壓通過油泵裝置內閥門切換油流，使油流回回油箱，以減少系統高壓持續時間。

5 深溪溝發電機高壓油頂起裝置設置目的

在開停機過程中由于機組轉速太低，鏡板和軸瓦之間難以形成連續的油膜以支承轉子的荷載，為此必須在轉速過渡階段使用高壓油頂起系統。高壓油頂起系統是用高壓油將鏡板頂起，以便在推力瓦和鏡板之間建立承載油膜，從而保證推力軸承的安全起動和停機。高壓油頂起系統的作用是在機組起動和停機的過程中在瓦面建立完全流體潤滑，減小摩擦，避免磨損。

深溪溝發電機除了制動系統風閘具備高壓頂起功能，配置一臺高壓油泵用于檢修或長期停機后頂起轉子形成油膜作用外，考慮電站“無人值班“（少人值守）自動化的需要，并結合深溪溝發電機采用彈性簇巴氏合金推力軸承瓦的特點，另外設置了一套高壓油頂起裝置，設置高壓油頂起系統不僅可以縮短機組啟動時間，而且便于安裝時機組盤車。大中型水輪發電機組巴氏合金推力軸承大部分都裝有高壓油頂起裝置。機組安裝過程中，吊裝轉子時，當轉子和推力頭將要接觸時，手動投入高壓油頂起裝置，減緩對轉子推力軸承的沖擊荷載；同時，對推力軸承進行充分潤滑，以便于調整轉子的安裝方位，保證推力軸承不受傷害。機組安裝盤車時投入高壓油頂起裝置，實現手動盤車順利進行。

6 深溪溝發電機高壓油頂起裝置基本參數

油泵規格：油壓14 MPa,流量40 L/min

電機功率：15 kW

推力軸承平均面壓：4 MPa

推力瓦：14

發電機額定轉速：90.9 r/min

7 深溪溝發電機高壓油頂起裝置布置及原理

圖3 高壓油頂起裝置

深溪溝高壓油頂起裝置布置在水輪機層下機架室內，由高壓油泵、驅動電機以及相關的控制和監測裝置進出油管組成見圖3。 油從油槽中引出，經過過濾器給高壓泵，高壓泵打出的油經過過濾器到高壓管。過濾器配有清潔度指示器，經過高壓油管的高壓油經彎頭到各瓦的高壓油孔，安全閥控制系統中的壓力。如果安全閥動作，高壓油流向回油管。壓力開關監測油壓，高壓壓力表監視油壓。泵關閉后壓力降低，這時，節流孔板起單向閥的作用，修正壓力開關和壓力表的讀數，必須要降低壓力。高壓油頂起裝置在機組盤車及機組起停的過程中向鏡板注入透平油，裝置從推力油槽取油，透平油經壓油泵加壓后悶在壓力油管中通過過濾器、卸荷閥進入推力油槽中各環布的分支油管中，后進入推力瓦，在進入油孔和瓦面中部由同心圓組成的單個環形油室相連。機組頂起后，瓦面上的環形油室作為油壓傳遞面，透平油進入每塊推力瓦中進行頂起工作后，回到推力油槽中，完成循環。

推力軸承配有高壓油頂起裝置后，機組開機不受機組開機次數、停機時間和熱啟動的限制。開機時軸承總是在整體潤滑狀態下運行，因而無磨損。在高壓油頂起系統關閉情況下，沒有壓力潤滑油發電機也可實現惰性停機。

8 高壓油頂起裝置控制方式及流程

深溪溝高壓油頂起裝置的控制采用壓力開關控制方式，通過壓力開關控制油泵的起停。壓力開關分別安裝在壓油泵出口和過濾器出口，壓力開關可以實現油泵壓力的建立，至設定值停泵。主備切換，當主泵10 s內不能建壓后，停主泵，啟用備用泵。過濾器出口壓力開關用于指示過濾器是否堵塞，當主用過濾器堵塞后，報過濾器堵塞，并啟用備用過濾器。

機組啟動前，投入高壓油頂起裝置，至收到機組轉速大于95%額定轉速信號時，退出高壓油頂起裝置。機組停機時，當收到機組空載、機組制動系統有壓后，投入高壓油頂起裝置，當機組停下后，收到機組制動粉塵裝置信號、接力器鎖定投入信號、制動閘塊全部頂起、轉速小于5%信號后，停止高壓油頂起裝置。

9 結束語

傳統機組制動及轉子頂起功能均由制動系統（風閘）來實現，深溪溝水電站機組同時設置了制動系統及高壓油頂起裝置，其能在計算機監控系統的控制下，實現制動系統的制動功能及高壓油頂起裝置自動投入的要求，滿足深溪溝水電站“無人值班”（少人值守）的運營模式。同時，也能通過手動投入制動系統及高壓油頂起裝置，保障機組安裝和檢修工作的順利完成。

TV734.2

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1672-5387（2010）06-0059-03

2010-10-08

陳勇旭（1985-），男，助理工程師，從事水電站運行維護工作。