林波弟(賀江電力發(fā)展有限公司，廣東肇慶526500)

白垢水電廠水輪發(fā)電機組制動系統(tǒng)改造

林波弟
(賀江電力發(fā)展有限公司，廣東肇慶526500)

摘要:發(fā)電機制動系統(tǒng)是水輪發(fā)電機組正常停機的重要設(shè)備之一，針對白垢水電廠增容改造之后2臺發(fā)電機停機過程出現(xiàn)制動時間加長、停機困難的現(xiàn)象進行分析，提出了解決停機困難的方法;該方案實施后，機組在正常時間內(nèi)完成停機，可確保機組的安全運行和正常生產(chǎn)，取得了良好的經(jīng)濟效益。圖1幅，表1個。

關(guān)鍵詞:水輪發(fā)電機組;制動系統(tǒng);技術(shù)改造

1　工程概況

白垢水電廠位于廣東省肇慶市封開縣境內(nèi)，在西江一級支流——賀江的下游，是賀江廣東段梯級電站的第二級(上游第一級和下游第三級分別已建成與白垢水電廠同屬賀江電力發(fā)展有限公司的裝機容量2×15 MW的都平電廠和裝機容量2×20 MW的江口電廠)。

多年運行實踐表明，白垢水電廠燈泡貫流式機組基于20世紀70年代我國的首批自行設(shè)計和制造的技術(shù)水平，自運行以來，出現(xiàn)了許多不容忽視的安全問題。電站裝機容量與賀江水力資源梯級開發(fā)不匹配，豐水期棄水，有增容的潛力。

通過技改增容，可保證白垢水電廠發(fā)電量，同時降低機組的年利用小時數(shù)，可解決機組年利用小時過高和長期超負荷運行的問題。根據(jù)公司的決定和相關(guān)部門的批準，2臺機組從2005年9月開始進行了增容改造，在水輪機及其主結(jié)構(gòu)不變的情況下將2臺發(fā)電機從10.0 MW各增容3.5 MW，使每臺機達到13.5 MW。改造工程于2006年1月和4月先后完成并順利投產(chǎn)發(fā)電。

2　改造后機組存在的問題

2.1改造后機組運行狀況

機組增容改造完成2年多來，雖經(jīng)多次調(diào)整，但2臺機組制動時間加長、停機困難一直仍未徹底解決，留下極大安全隱患。

(1)制動時間加長，停機困難。機組在正常運行停機過程中，控制環(huán)和導(dǎo)葉全關(guān)，制動器和鎖定投入的情況下機組有時仍慢速轉(zhuǎn)動;為保護機組安全，只能放下進水閘門，以使機組停止轉(zhuǎn)動。

(2)對相關(guān)設(shè)備的檢查、調(diào)整。當發(fā)生制動時間加長，停機困難后，電廠對制動系統(tǒng)和導(dǎo)水機構(gòu)及控制系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)備進行了檢查、調(diào)整。其中，調(diào)速器油壓正常(1.8～2.3 MPa)、控制環(huán)能全關(guān)、制動空氣壓力正常(0.6～0.8 MPa)、制動投入轉(zhuǎn)速正常(30%Nn)、導(dǎo)葉間隙經(jīng)調(diào)整后基本正常。

(3)調(diào)整處理后運行情況。重新調(diào)整導(dǎo)葉間隙并對制動面板更新處理后，短時間內(nèi)效果明顯，可以順利停機，但時間稍長相同的問題又出現(xiàn)。

2.2原因分析

(1)機組導(dǎo)水葉漏水大。由于此次增容機組導(dǎo)葉沒改動，加上導(dǎo)葉已運行時間較長，導(dǎo)葉周邊磨損較大，不能較好封住來水。

(2)新舊機組制動相關(guān)數(shù)據(jù)有所改動(見表1)。

表1　新舊機組制動相關(guān)數(shù)據(jù)

由以上數(shù)據(jù)表明，新發(fā)電機的轉(zhuǎn)速提高了，轉(zhuǎn)子質(zhì)量增加了，轉(zhuǎn)動的慣性隨著也增大了，但制動面板的面積卻減少了。由此可以看出，造成2臺機組制動難的問題除導(dǎo)葉漏水外，主要原因還是制動器及其面板太小造成的。

2.3制動系統(tǒng)改造的必要性

水輪發(fā)電機組制動時間過長、甚至停機不下將給機組和其他設(shè)備帶來極大的安全隱患。特別是在機組事故停機和廠用電消失時，機組制動系統(tǒng)不能使機組快速停機，而液壓減載裝置又不能啟動，此時機組大軸將不能“浮起”，徑向軸承必將在機組慢速轉(zhuǎn)動下產(chǎn)生磨損，甚至造成“燒瓦”的惡性事故。

經(jīng)常性的停機困難和采用放下進水口閘門來停機，這不但增加了運行人員的工作量，對進水閘門和相關(guān)設(shè)備也會造成傷害。

所以，為了機組的安全運行，迫切需要對停機困難問題進行及時和有效的解決，即對發(fā)電機制動系統(tǒng)進行改造。

3　制動系統(tǒng)改造方案

在確定解決機組停機困難問題的方案時，首要目標是機組能在不同運行狀況下和設(shè)計允許時間內(nèi)順利完成停機(停轉(zhuǎn))，同時也兼顧現(xiàn)有調(diào)速系統(tǒng)和導(dǎo)水機構(gòu)現(xiàn)狀，盡量減少投資、縮短改造時間、降低改造難度。經(jīng)向設(shè)備設(shè)計和制造廠家天津市天發(fā)重型設(shè)備制造有限公司技術(shù)咨詢，同時結(jié)合電廠的實際情況，本次制動系統(tǒng)改造擬選2個方案進行分析比較。

3.1方案一:增加制動器數(shù)量

(1)改造方案。該方案是在每臺發(fā)電機已有4個φ160制動器的基礎(chǔ)上再增加2個，以增加制動壓力和增大制動磨擦面積的方式來達到機組的制動要求。新增的2個制動器按原制動器布置的方式布置在發(fā)電機定子機架“工”字梁上(見圖1)，并接入進、出氣管和行程開關(guān)等。

圖1　新增制動器示意

(2)改造周期。改造制動系統(tǒng)和調(diào)整導(dǎo)葉間隙，1號機約10 d，2號機約8 d。

3.2方案二:增大制動系統(tǒng)空氣壓力

(1)改造方案。該方案是保持每臺發(fā)電機采用4個制動器，但新制動器額定氣壓及供氣壓力均應(yīng)增大到2.0 MPa，以增大制動壓力的方式來達到機組的制動要求。拆除原4個φ160、0.8 MPa制動器，更換為2.0 MPa的制動器，將原供氣管路改造為2.0 MPa，并將壓縮空氣源改用高壓氣機供氣。

(2)改造周期。改造制動系統(tǒng)和調(diào)整導(dǎo)葉間隙，2臺機約各12 d，共24 d。

3.3方案比較和結(jié)論

方案一2臺機僅需增設(shè)4個相同的制動器和改造相應(yīng)管路，其他設(shè)備不用改變，改造相對容易、時間短、投資少，能滿足改造要求。方案二每臺機更換為4個高壓制動器，改變供氣系統(tǒng)氣源和相應(yīng)管路，改造相對困難、時間長、投資相對較大，能滿足改造要求。

綜上所述，最后確定為選用方案一進行實施。

4　結(jié)語

機組不能正常停機到停止轉(zhuǎn)動，是困擾運行值班人員的一大難題，同時也存在很大的安全隱患。經(jīng)過周密的安排，制動系統(tǒng)改造工程順利實施，比預(yù)定時間提前完成，同時對導(dǎo)水葉間隙進行了重新調(diào)整。經(jīng)過改造后的運行表明，2臺機組的制動時間大大減小，解決了停機制動困難的現(xiàn)象，改造的效果非常明顯，確保了機組的安全運行和正常生產(chǎn)，取得了良好的經(jīng)濟效益。

責(zé)任編輯吳昊

作者簡介:林波弟(1982－)，男，工程師，主要從事貫流式水輪發(fā)電機組檢修管理、高壓試驗、電氣自動化等工作。E_ mail: linbd88@163.com

收稿日期:2015－11－13