純機械過速保護裝置在水電廠的安裝與應用

劉飛飛，黃雪珺

(安康水力發電廠，陜西 安康 725000)

純機械過速保護裝置在水電廠的安裝與應用

劉飛飛，黃雪珺

(安康水力發電廠，陜西 安康 725000)

介紹了某水電廠安裝TURAB純機械過速保護裝置的必要性，闡述了TURAB純機械過速保護裝置的工作原理及其安裝要點、應用與維護情況，并指出當水輪機組轉速持續上升而調速器調速失靈時，在電氣元器件本身故障或電廠交直流電源因故障而消失等極端情況下，純機械過速保護裝置能夠準確動作，關閉導水機構限制機組轉速，為電廠安全生產提供保障。

純機械過速保護；水電站；安裝；應用

0 引言

某水電廠是一座以發電為主，兼有航運、防洪、養殖、旅游等綜合效益的大型水電樞紐工程，是陜西省最大的水電廠，隸屬于國網陜西省電力公司。該水電廠裝有4臺單機容量為200 MW的國產水輪發電機組，總裝機容量800 MW,設計年發電量28.57億kWh。該水電廠于1975年籌建，1990年12月首臺機組投產發電，1992年12月4臺機組全部并網發電，1998年12月工程全部完工。

水電廠調速系統通過調節導葉開度控制過水流量的大小，從而實現對機組轉速的調整。當機組轉速持續上升而調速器調速失靈時，機組通過轉速過速信號裝置發出過速信號，電氣過速保護裝置動作操作事故配壓閥關閉導水機構，從而使機組停機。但針對電氣元器件本身發生故障或者電廠交直流電源因故障而消失的情況，從2015年開始，該水電廠結合機組檢修對全廠4臺機組加裝瑞典圖拉博(TURAB)純機械過速保護器，防止電氣過速保護無法動作時發生機組飛逸事故，保證機組運行和水電廠安全生產。

1 新裝純機械過速保護裝置的必要性

該水電廠水輪發電機組自1990年12月投入運行以來，一直未安裝純機械過速保護裝置，機組過速保護系統主要依賴電氣信號實現保護功能。即由電氣轉速信號裝置發出過速信號給機組LCU，機組LCU再發出電氣執行信號給緊急停機閥和過速限制器，驅動液壓回路關閉導葉。在此過程中，眾多電子、電氣元件參與過速保護，不論哪個環節出現故障，都不能可靠保證機組緊急停機。純機械過速保護裝置沒有任何電子或電氣設備，具有較高的可靠性，同時與電氣過速保護裝置形成互補，能夠確保萬無一失。

為了限制水輪機過速，加裝的純機械過速保護裝置提供了最安全、可靠的保護屏障，極大降低了機組運行的安全風險。

2 TURAB純機械過速保護裝置的工作原理

TURAB純機械過速保護裝置結構如圖1所示，2個半法蘭圓環安裝在水輪機主軸上(主軸不需要為此進行特別加工)，過速擺(不銹鋼制，安裝在黃銅制的套筒內)安裝在半法蘭圓環之間，液壓閥與過速擺外側半法蘭圓環之間的徑向距離為d。當水輪機轉速增大時，受離心力增大的影響，安裝在水輪機主軸緊固圈(該緊固圈由2個半法蘭圓環經8顆M16螺栓連接組成)的過速擺中的柱塞發生徑向位移；當轉速增大到過速保護設定值，由于電站系統(電氣/電子)故障導致導葉不動作時，過速擺中的柱塞會由于徑向位移大于d而觸動液壓閥，液壓閥動作切斷過速限制裝置與主配壓閥之間的壓力油路(小流量)，從而使得過速限制裝置動作，直接把大流量的壓力油引入導葉接力器的關閉腔，使導葉迅速關閉，起到對水輪機過速保護的作用，防止因轉速過度升高對機組造成損害。

3 TURAB純機械過速保護裝置的安裝和試驗

3.1 安裝要點

該水電廠純機械過速保護裝置安裝在水車室水導軸承上側，水輪機發電機連接上法蘭面1 m處。純機械液壓過速保護系統所配焊管路采用紫銅管，焊接后應清理干凈并進行探傷檢查。對配制的管路進行1.5倍額定壓力、30 min耐壓試驗。試驗合格條件為：壓力無下降、無滲漏、無可見的異常變形，試驗過程中無異常響聲。

該水電廠的純機械過速保護裝置安裝技術規范如表1所示。

表1 水電廠純機械過速保護裝置技術規范

TURAB純機械過速保護裝置的安裝結構，如圖1所示。

圖1 TURAB純機械過速保護裝置結構示意

(1) 安裝前，必須保證安裝在主軸上的緊固圈平面與水輪機主軸垂直。因本機組沒有止口，可采取安裝前先在主軸上畫線等方法。

(2) 安裝液壓閥支架及液壓閥時，其安裝螺栓不要完全緊固，便于后面調整。安裝時要求液壓閥中心高度與過速擺柱塞在同一高度，同時液壓閥軸線與主軸中心線重合，如圖2所示。

圖2 TURAB純機械過速保護裝置安裝效果示意

(3) 確保過速擺正對液壓閥觸動臂，交替緊固連接2個半法蘭圓環的8顆螺栓，要求最后每顆螺栓緊固力矩均為120 N·m。

(4) 使用專用塞尺檢查，并確保液壓閥觸動臂與過速擺柱塞之間徑向間距為3.0 mm，之后緊固液壓閥安裝螺栓。注意在測量安裝間距時，要保證過速擺正對液壓閥觸動臂。

(5) 機組安裝純機械過速保護裝置后，主軸對裝置安裝板基礎之間的絕緣不小于0.5 MΩ。

(6) 全部安裝后手動觸動液壓閥觸動臂，以確認系統液壓油管路連接正確。

3.2 廠內試驗

2016年1月至3月，該水電廠先后對4臺機組進行純機械液壓過速保護裝置現場試驗，試驗數據如表2所示。

表2 純機械液壓過速保護裝置現場試驗數據

試驗過程中，TURAB純機械液壓過速保護裝置動作正常，動作時長1 s，過速保護裝置現場真機試驗滿足正在報批的能源行業標準。分析試驗數據，可得TURAB純機械液壓過速保護裝置動作值與整定值誤差均小于1 %，說明保護動作值可靠、準確。

4 TURAB純機械過速保護裝置的運行維護

(1) 在運行中發生過速保護器動作停機后，在機組重新啟動前應手動復位液壓閥，檢查并確認液壓閥觸動臂與過速擺的間距為3.0 mm時，方可重新投入使用，不需要校驗或整定。

(2) 因機組大修等原因造成拆卸過速保護器的，在按照TURAB過速保護器的安裝說明書要求重新安裝好后，保護動作值不需要進行重新校驗或整定，但必須進行純機械過速保護傳動試驗，即轉速超過140 % ne純機械過速保護應正確可靠動作，方可投運。

(3) 切記不能往過速擺中注入潤滑油或油脂，嚴禁在沒有廠家技術人員指導的情況下拆卸調整過速擺。

(4) 每年機組停機維護時，均要求對連接半法蘭圓環的8顆M16螺栓緊固力矩進行檢查，確保每顆螺栓在螺母上的緊固力矩為120 N·m。

(5) 機組年度檢修時，手動觸動液壓閥觸動臂，以檢測液壓閥及液壓系統及電氣限位開關功能是否正常。

5 結束語

TURAB純機械過速保護裝置安裝簡便，運維簡單，保護精度高，動作可靠，能在電氣測速系統故障或電源故障和調速器失靈同時發生情況下，利用油壓裝置油壓迅速地實現水輪發電機組停機，為水電站機組提供最后一道安全保護屏障，確保水輪發電機組運行安全。同時，隨著該水電廠的自動化控制水平日益提高，該過速保護裝置為水電廠實現無人值班(少人值守)奠定堅實的基礎，具備廣泛的推廣應用價值。

1 何國勤，李正洪．機械液壓過速保護系統在水電站中的應用[J]．水電自動化與大壩監測，2003，27(5)：40-41.

2 張西克，谷文涌，江 濤．泰山抽水蓄能電站機組過速保護系統的改造[J]．水電站機電技術，2017，40(3)：54-56.

國網浙江省電力公司全面啟動2017年秋冬季安全大檢查

2017-08-29，國網浙江省電力公司全面啟動2017年秋冬季安全大檢查，檢查各基層單位對上級要求落實情況，及時發現并消除安全隱患，切實抓好秋檢預試、大修改造等安全生產工作，進一步提升電網健康水平。

據悉，為了確保本次秋冬季安全大檢查工作取得實效，國網浙江電力提前部署，要求各專業機構、運維站結合電網迎峰度夏、專業化安全查評、電氣火災綜合治理、重要活動保電等專項行動，深入開展自查自糾工作，做到“過程可追溯、結果可核查、責任可追究”。同時，國網浙江電力還組建8個安全檢查組，高標準、嚴要求對各基層單位開展安全督查工作。

本次檢查重點圍繞依法依規治安、安全管理、電網運行、設備運維、檢修作業、信息通信、消防通信、應急保電等8個方面。安全自查過程中，國網浙江電力各專業機構、運維站對今年春查中發現的問題和迎峰度夏高負荷期間發現的隱患與缺陷進行重點復查。在督查階段，檢查組通過現場檢查、座談等方式，全面排查各基層單位安全隱患，現場提出整改要求和建議。

針對本次檢查中發現的問題，國網浙江電力將逐條登記建檔，制定整改措施，明確整改期限和責任人，并做好過程監督，確保浙江500 kV及以上電力主網安全穩定運行。

（來源：國網浙江省電力公司網站 2017-08-31）

2016-12-02；

2017-04-18。

劉飛飛(1992—)，男，助理工程師，主要從事水電廠生產運行工作，email：609761264@qq.com。

黃雪珺(1992—)，女，助理工程師，主要從事水電廠高壓試驗工作。