水轮发电机组过速保护装置分析

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 水轮发电机组过速保护装置分析 摘要：如果水轮发电机组因为突 发事故的影响导致停机且水轮机的调速 器无效，导叶片无法关闭，那么就可能 会出现水轮发电机组的转速明显上升， 达到飞逸转速的范围。为了能够实现对 机组出现过速情况的限制，增加相关的 限速装置，一旦水轮机调速器无效后， 必须对导叶进行关闭操作。文章对水轮 发电机组过速保护装置进行了分析。 中国论文网 /8/view-12911744.htm 关键词：水轮机；发电机组；调 速器；过速保护装置；导叶片 文献标 识码：A 中图分类号：TK730 文章编号： 1009-2374（2017）04-0123-03 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 DOI：10.13535/ki.11- 4406/n.2017.04.063 1 概述 在水轮发电机组上安装的过速环 以及控制阀共同组成了水轮发电机组的 机械过速保护装置。该种过速保护装置 较为可靠，可以应用于各种样式的水轮 发电机组，一旦水轮发电机组出现转速 超出允许值的情况后，该装置就会主动 停机该机组。 2 机械过速保护装置原理 2.1 结构原理 控制阀和过速环共同组成了机械 过速保护装置，该装置的工作原理如下： 水轮机大轴上安装一齿圈，确保可以与 机组运行状况同步，齿圈上存在大量离 心飞摆，通过弹簧予以控制，当机组的 转速正常时候，弹簧的压力大于离心摆 获得的离心力，所以此时离心摆是被牢 牢固定的，一旦机组开始超出允许值运 转，此时弹簧所产生的压力就会明显小 于离心摆获得离心力，此时离心摆压缩 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 弹簧向外甩出，从而撞击到控制阀上面 的撞块，此时连接紧急停机阀的油路会 被联通，机组被停止运行，且向控制中 心发出警告。 2.2 动作原理 行程开关、控制阀以及过速环这 三个组成部分共同组成了机械过速保护 装置，其中过速环安装的位置为水轮发 电机组额大轴，其运行是与大轴同步的， 如果机组在正常地运行，那么弹簧的弹 力大于离心摆受到的离心力，所以可以 保证其处于相对齿圈静止的状态，而且 齿圈上面还有配重块，其作用是确保齿 圈能够平稳运动，一旦水轮发电机组受 到不正常操作或者是处于过速的状态的 话，那么离心摆受到的离心力就要大于 弹簧形成的压力，进而使得摆块围绕固 定转动中心摆动一个角度，让其运转的 最大半径有一个增值，在这个时候，摆 块会与控制阀的撞块发生相撞，从而使 得撞块失去对控制阀芯的控制，阀芯被 弹簧推动，从而使得紧急停机电路被联 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 通，进而使得机组的主配压阀运行，完 成停机，而且行程开关也会运行，发出 停机信号，在此之后可以通过拉动手柄 来手动启动机组。 其中控制阀的组成部分是阀体、 阀芯、撞块、恢复手柄以及弹簧和行程 开关，如果水轮发电机组的运行是正常 的，那么此时阀芯是被撞块顶住固定的， 撞块尖端距离x 心摆外圆之间有一定 的距离。如果水轮发电机组开始超速地 运行，那么就会出现离心动作，一旦机 组出现过速的情况，离心摆就会动作， 离心摆外圆会被甩出，从而撞击撞块尖 端，撞块发生位移，无法控制阀芯，弹 簧发生作用，从而推动阀芯快速移动， 使得紧急停机油路被接通，进而停止机 组运行，此时行程开关也会向控制中心 发出机组被停机的信号，当通过手柄把 阀芯和撞块恢复到初始位置之后，机组 就可以被重新启动。 3 我厂机械过速保护装置简介 3.1 功能简介 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 此次四号机新加装的机械过速保 护装置为 GC-150 型机组过速限制装置， 具有电气-液压和机动- 液压双重控制功 能。除了能够按照电站监控系统发出的 信号关闭机组做保护措施之外，还可以 在电站监控系统无效、调速器以及操作 电源无效的时候，直接接收从机械液压 过速保护装置中的机动换向阀发出的液 压控制信号，在水轮发电机组发生过速 时，保护关闭机组，以保护设备安全、 可靠。 GC-150 型机组过速限制装置在 结构上采用二通插装式液压阀集成控制 块结构，通过精心设计的液压系统、专 用电液换向阀、二通插装阀、控制盖板 和阀块来实现保护关闭操作功能。该装 置液压系统在一个阀块上集中了所有的 零部件，所以无论是安装还是调试和维 护都是非常省事的。 3.2 结构简介 水轮发电机组上安装的过速环、 控制阀以及行程开关共同组成了机械过 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 速保护装置，确保当各种水轮发电机出 现转速高于允许值之后，会主动发出体 积的信号，而且还会主动做出动作对机 组进行停机操作。水轮发电机组安装机 械过速保护装置后，可以确保水轮发电 机组能够在出现故障后依靠保护装置保 护自身不致损坏。目前绝大部分的水轮 发电机组都已经应用了该种保护装置。 液压控制阀组液压阀紧固圈机组 过速限制装置是由二通插装阀，一个专 用电液换向阀 YV01（说明：YV01 为 双电磁铁、带定位机构的专用电液换向 阀） ，保护关闭时间调节装置，测压接 头、6 个外接法兰，2 个外接管接头等 液压元器件和阀块组成。全部液压元器 件集中安装在一个阀块上，成为一个插 装集成式机组过速限制装置。阀组上还 配有安装支架，用于整个阀组的安装固 定。机组过速限制装置，有 8 个外接油 口。通过操作机组过速限制装置上的电 液换向阀 YV01，可完成对机组保护关 闭操作。此外，机组过速限制装置上， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 还设有微型测压接头，可用于在现场调 试时，监测压力油源、接力器开腔、接 力器关腔、外控液压信号等关键位置的 压力。 4 机组过速限制装置操作、控制 机组过速限制装置进行任何操作 与控制时，必须按电站运行规范要求做 好安全措施，以防止人员伤害事故的发 生。机组过速限制装置，可以通过 3 种 方式实现对机组保护关闭操作。 4.1 纯手动操作 手动操作机组过速限制装置上电 液换向阀 YV01，完成对机组保护关闭 操作。 4.1.1 关闭操作前提条件：（1） 机组不在全关位置（具有一定开度，试 验时开启到全开位置） ；（2）专用电液 换向阀 YV01（双线圈）处于复归位置； （3）水轮机接力器锁定在拔出位置。 4.1.2 手动保护关闭操作步骤： （1）手动将专用电液换向阀 YV03（双 线圈）切换到投入位置，阀位强制换向， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 保护关闭系统投入，将机组保护关闭至 全关位置；（2）机组保护关闭至全关 位置时，若调速器主阀处于回中位置。 此时，若手动将专用电液换向阀 YV03（双线圈）切换到复归位置，接 力器就恢复到调速器控制状态。 4.2 纯电气操作 由机组监控系统的电气信号，操 作机组过速限制装置上电液换向阀 YV01，完成对机组保护关闭操作。 4.2.1 开启操作前提条件。满足 机组保护关闭流程条件，但以下是必须 条件：（1）机组不在全关位置（具有 一定开度，试验时开启到全开位置） ； （2）专用电液换向阀 YV01（双线圈） 处于复归位置；（3）水轮机接力器锁 定在拔出位置。 4.2.2 电动保护关闭操作步骤。 （1）专用电液换向阀 YV01（双线圈） 投入线圈瞬时通电（维持 2S 后自动将 投入线圈电源切除） ，阀位强制换向， 保护关闭系统投入，将机组保护关闭至 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 全关位置；（2）机组保护关闭至全关 位置时，若调速器主阀处于回中位置。 此时，若电动将专用电液换向阀 YV03（双线圈）切换到复归位置，接 力器就恢复到调速器控制状态。 4.3 纯液压关闭操作 由机械液压过速保护装置机动换 向阀的液压控制信号，完成对机组保护 关闭操作。在机组过速限制装置投入运 行后，若发生机组保护关闭，必须查找 出事故原因，并将事故排除，采用手动 方式复归机组过速限制装置。 机械液压过速保护装置机动换向 阀的液压控制信号，来控制机组保护关 闭。在机组过速限制装置上，设有外控 油口 X0。正常状态下（即机械液压过 速保护装置未动作） ，外控油口 X0 是通 过机械液压保护装置的机动换向阀与压 力油源相连接，即外控油口 X0 处于有 压状态。当水轮发电机组过速时，机械 液压保护装置动作后，机动换向阀阀位 发生切换，外控油口 X0 通过机动换向 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 阀与回油相通，此时无论筒形阀处于何 位置，机组过速限制装置会自动将机组 关闭，实现机械液压过速保护关闭机组 的目的。外控油口 X0 是来自机组机械 液压过速保护装置控制液压信号接入， 液压控制系统能够在该液压信号控制下， 可靠关闭机组。 机械液压过速保护装置，其机动 换向阀的液压控制信号，动作方式如图 1 所示： 说明：接回油箱；接压力油 源；液压控制信号，提供给筒形阀液 压控制系统；机动换向阀；离心飞 摆；水轮机大轴机动换向阀动作前， 油口 P 与 A 相通，油口 T 接回油，机 动换向阀动作后，油口 A 与 T 相通排 油，油口 P 封堵住。漫湾机组过速保护 系统与筒形阀液压控制系统改造，在调 速器液压系统与筒形阀液压系统之间， 设计有一个隔离阀 YQV02，其目的是 将两个液压系统完全隔离，防止两个液 压系统之间相互窜油。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 11 5 机组过速限制装置时间调节控 制 在机组过速限制装置上，设置有 保护关闭时间调节装置，用于机组保护 关闭过程时间调节。机组保护关闭时间， 应当严格按照水轮机水力调保计算的有 关技术要求设定，此次机组过速限制装 置上的时间整定值为 7s，实际整定值为 7.02s。 6 安装 6.1 安装系统功能描述 本系统包括两个主要部件安 装在水轮机主轴上的紧固圈（含过速摆） 和液压阀（带电器限位开关） 。安装时 要求紧固圈上的过速摆和液压阀触动臂 的安装间距（径向）必须严格控制为 3mm。 6.2 安装注意事项 6.2.1 在安装前必须先将紧固圈 内表面上的防锈保护油清除干净。 6.2.2 安装液压阀时其安装螺栓 不要完全紧固，便于后面调整，安装时 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 12 要求液压阀中心高度与过速摆柱塞在同 一高度，同时液压阀轴线与主轴中心线 重合。 6.2.3 在紧固连接两个半法兰盘 紧固圈的 8 颗螺栓前，检查并确保紧固 圈法兰与配重块及过速摆之间每侧 均有 12mm 的间隙，以确保紧 固圈能预紧安装在主轴上。 6.2.4 将液压阀安装在其支架上， 检查并确保液压阀触动臂与过速摆柱塞 之间径向间距为 3mm 之后紧固液压阀 安装螺栓。 6.2.5 根据系统设计连接相应的 液压油管路和电气接线。 6.2.6 机组过速限制装置开箱、 检查机组过速限制装置在工厂内已装配， 并经过调整试验，以整体包装运输至工 地。在工地开箱安装时，机组过速限制 装置工地不要求解体，但需仔细检查各 管道接口内有无异物、堵塞，若有，需 仔细清除；同时检查各螺栓有无松动， 若有，请把合紧固。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 13 6.3 调试 机组过速限制装置安装、配管及 对外连接完毕，并对机组过速限制装置、 调速系统进行全面调试，试验合格后， 方可以投入使用。机组过速限制装置设 计成集成式，其机械部分不需要特别调 试，调试工作量主要集中在液压、电气 与监控系统联合调试上。主要调试工作 是系统功能、关机时间调试，与 LCU 控制流程调试。 6.4 运行 调速器液压系统投入运行前，应 检查系统压力、油位、油温、电压等是 否正常。油温会影响油液的粘度，进而 影响液压系统的工作性能。电加热器不 能对系统的油液进行均匀加热，而当油 液循环不充分时，会造成加热器附近的 油液被烤焦而出现析碳现象，析出的碳 会影响系统的性能、加剧液压阀的磨损。 因此投运前油温偏低时应采用油泵循环 打油的方式对油液进行加热，以获得系 统一致的油温。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 14 7 机组过速限制装置维护 水轮发电机组的限速装置属于全 液压集成系统，属于模块化的结构，阀 块集成了所有的液压模块，而且在阀块 内，其中具有较大尺寸的流道，具有较 强的流通能立，所以液压系统在限速装 置状态正常时所需要的维护工作量极少。 7.1 日常维护 对于限速保护装置的日常维护中 需要清扫其中的灰尘，确保液压系统清 洁，此外还需要对油液的清洁度进行定 期的检查，确保其能够符合 ISO 标准 16/13。此外设备在运行的过程中，需要 对系统压力以及油温进行监控，确保其 处于合理的范围之内，当机组运行了一 段时间之后，需要重c 对元件和端子 的固定螺丝进行检查，确保不会因为松 动而导致接触不良的情况发生，从而阻 碍了机组的安全运行。如果限速保护装 置尚未启用，需要在各液压元件中灌注 清洁的 L-TSA46 号汽轮机油，未喷漆 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 15 的加工表面涂上润滑脂，以防止生锈。 管接头孔应堵住、以防止灰尘和脏物进 入内部。 7.2 机组过速限制装置及其元件 维护 如果对阀块进行拆卸，需要确保 其 O 形密封圈没有老化发硬且完好，再 重新组装，否则需要