(嘉陵江亭子口水利水電開發(fā)有限公司，四川 蒼溪，628400)

1 制動(dòng)裝置現(xiàn)狀

亭子口水電站制動(dòng)器(風(fēng)閘)由哈爾濱市動(dòng)力發(fā)電配件有限公司生產(chǎn)，型號(hào)為TZKZD280I，活塞行程40mm，制動(dòng)氣壓為0.7MPa，頂起油壓為13MPa。風(fēng)閘本體分為三個(gè)腔：復(fù)位腔、制動(dòng)腔和頂起腔。

它的投入方式有兩種，一種是經(jīng)壓力油泵(頂轉(zhuǎn)子油泵)通過頂起孔供給風(fēng)閘裝置壓力油投入風(fēng)閘，將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子部分頂起，這種情況只有在機(jī)組檢修后或停機(jī)備用時(shí)間過長需頂轉(zhuǎn)子時(shí)才使用；另一種是經(jīng)制動(dòng)氣系統(tǒng)通過制動(dòng)孔供給風(fēng)閘裝置投入頂起發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子部分進(jìn)行制動(dòng)，分為自動(dòng)制動(dòng)與手動(dòng)制動(dòng)，這種方式只在機(jī)組停機(jī)過程中使用。

2 制動(dòng)裝置安全穩(wěn)定性分析

2.1 制動(dòng)風(fēng)閘的作用

水電廠水輪發(fā)電機(jī)組的風(fēng)閘主要作用于機(jī)組停機(jī)過程中，當(dāng)轉(zhuǎn)速降到15%Ne～20%Ne(額定轉(zhuǎn)速)左右時(shí)，投入制動(dòng)風(fēng)閘使機(jī)組迅速靜止，防止機(jī)組惰性停機(jī)而燒壞軸瓦，有的還可以在機(jī)組檢修后或停機(jī)備用時(shí)間過長時(shí)，將轉(zhuǎn)子部分頂起使機(jī)組推力軸承充分建立油膜，因此在水輪發(fā)電機(jī)組中風(fēng)閘是一個(gè)不可缺少的部分。但是，如果在機(jī)組高速運(yùn)行中投入，將會(huì)造成嚴(yán)重的后果，轉(zhuǎn)子制動(dòng)時(shí)由于局部高溫而斷裂，碎片會(huì)損傷定子線棒，機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分由于風(fēng)閘的投入受到一個(gè)突然較大的機(jī)械阻力，造成轉(zhuǎn)動(dòng)部分以及相關(guān)軸瓦的損壞，情況惡劣的會(huì)引起機(jī)組火災(zāi)等事故。因此，制動(dòng)風(fēng)閘不僅僅是簡單的接點(diǎn)信號(hào)返回，動(dòng)作命令下發(fā)，在細(xì)節(jié)處理和流程執(zhí)行條件把握上應(yīng)該給予更多的思考。四川省二灘水電廠5#發(fā)電機(jī)就因運(yùn)行中風(fēng)閘異常頂起，造成機(jī)組發(fā)生火災(zāi)事故，直接經(jīng)濟(jì)損失上百萬元，教訓(xùn)值得深思。

2.2 制動(dòng)風(fēng)閘誤動(dòng)和拒動(dòng)

制動(dòng)風(fēng)閘的誤動(dòng)主要有以下原因：(1)流程編寫不嚴(yán)謹(jǐn)，導(dǎo)致出現(xiàn)誤動(dòng)；(2)開出模塊故障造成誤動(dòng)；(3)繼電器接點(diǎn)抖動(dòng)出現(xiàn)誤動(dòng)；(4)回路接線錯(cuò)誤出現(xiàn)誤動(dòng)。

制動(dòng)風(fēng)閘拒動(dòng)主要有以下原因：(1)流程編寫不嚴(yán)謹(jǐn)造成拒動(dòng)；(2)開出模塊故障造成拒動(dòng)；(3)繼電器損壞造成拒動(dòng)；(4)電磁鐵、電磁閥故障造成拒動(dòng)；(5)油氣管路堵塞造成拒動(dòng)。

2.3 制動(dòng)裝置存在的隱患

亭子口水電站制動(dòng)裝置制動(dòng)電磁閥為兩位三通電磁閥(圖1)，只有P、Q兩個(gè)位置，存在風(fēng)閘的誤動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)重時(shí)直接導(dǎo)致機(jī)組制動(dòng)環(huán)磨損，風(fēng)閘損壞，產(chǎn)生大量煙塵，造成機(jī)組強(qiáng)迫性檢修和慘重經(jīng)濟(jì)損失。

制動(dòng)裝置風(fēng)閘控制是采用排氣與加氣同時(shí)進(jìn)行的控制方式，這種控制方式對(duì)氣管路要求較高，如果風(fēng)閘盤根密封稍差，風(fēng)閘就會(huì)出現(xiàn)串氣現(xiàn)象，使制動(dòng)與復(fù)歸氣壓力達(dá)到平衡，復(fù)歸管路依然有一定壓力，造成機(jī)組開機(jī)條件不滿足。

圖1 機(jī)組制動(dòng)裝置

3 改進(jìn)措施

通過對(duì)制動(dòng)風(fēng)閘系統(tǒng)的分析，建議可以做以下改進(jìn)：

3.1 完善流程的執(zhí)行判斷條件。對(duì)投風(fēng)閘、撤風(fēng)閘的執(zhí)行條件進(jìn)行更為細(xì)致的論證；同時(shí)，增加機(jī)組運(yùn)行過程中風(fēng)閘誤投后立即撤除風(fēng)閘的程序流程，最大限度地保護(hù)運(yùn)行中的設(shè)備安全。

3.2 采用高可靠性、高性能的開出模件和繼電器。繼電器可考慮采用并聯(lián)冗余的方式，開出繼電器增加開出使能環(huán)節(jié)，從而增加制動(dòng)風(fēng)閘動(dòng)作的可靠性。

3.3 檢修作業(yè)中增加制動(dòng)系統(tǒng)電氣回路檢查環(huán)節(jié)，防止由于接線錯(cuò)誤引起的設(shè)備誤動(dòng)拒動(dòng)。

3.4 對(duì)低壓氣管路加裝氣壓傳感器，對(duì)壓力異常的情況，通過監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)警，以及時(shí)提醒維護(hù)人員現(xiàn)場處理。

3.5 為防止出現(xiàn)機(jī)組運(yùn)行過程中，由于轉(zhuǎn)速測量信號(hào)直接消失，導(dǎo)致的系統(tǒng)誤認(rèn)為機(jī)組轉(zhuǎn)速低于20%Ne投風(fēng)閘的故障發(fā)生，在投制動(dòng)風(fēng)閘的流程執(zhí)行中，應(yīng)加入機(jī)端頻率、導(dǎo)葉開度等必要的判斷條件。

3.6 將制動(dòng)電磁閥與復(fù)歸電磁閥由兩位三通電磁閥改造成三位三通電磁閥。

3.7 開機(jī)流程中加入制動(dòng)腔排壓——制動(dòng)腔無壓——復(fù)歸腔加壓——12風(fēng)閘已復(fù)歸——流程繼續(xù)。在流程中增加風(fēng)閘判定條件，首先判定風(fēng)閘制動(dòng)腔無壓，再給復(fù)歸腔一個(gè)壓力，使風(fēng)閘落下，然后判定所有風(fēng)閘落下后再進(jìn)行開機(jī)流程，使制動(dòng)系統(tǒng)更加安全、有效(見圖2)。

圖2 加入制動(dòng)腔排壓流程

4 結(jié)語

通過改進(jìn)制動(dòng)裝置和控制模式，優(yōu)化機(jī)組控制流程，即使在有個(gè)別風(fēng)閘出現(xiàn)串腔的情況下，制動(dòng)裝置仍能可靠動(dòng)作。同時(shí)也說明風(fēng)閘與風(fēng)閘集控裝置存在配合關(guān)系，風(fēng)閘的集控裝置安全、可靠的控制邏輯，對(duì)風(fēng)閘的準(zhǔn)確動(dòng)作有較大影響。在水輪發(fā)電機(jī)機(jī)組體積越來越巨型、功率越來越高的形勢下，制動(dòng)風(fēng)閘系統(tǒng)應(yīng)該在未來的發(fā)展中具備更高的系統(tǒng)要求和控制精度。隨著時(shí)間推移，發(fā)電機(jī)電氣制動(dòng)系統(tǒng)的技術(shù)運(yùn)行成熟，越來越多的發(fā)電機(jī)會(huì)采用電氣制動(dòng)與機(jī)械制動(dòng)相結(jié)合的方式，以在最優(yōu)最快的方式下實(shí)現(xiàn)機(jī)組的快速控制。與電氣制動(dòng)方式的配合關(guān)系，也是制動(dòng)風(fēng)閘系統(tǒng)在現(xiàn)代化智能電站中的重點(diǎn)發(fā)展方向。

〔1〕王中原.水輪發(fā)電機(jī)風(fēng)閘誤投原因分析及處理.水電站機(jī)電技術(shù)，2004，(1).

〔2〕紀(jì)文玉.水電廠機(jī)組風(fēng)閘制動(dòng)系統(tǒng)改造.廣西電力，2012，(4).