劉飛飛，黃雪珺

(安康水力發(fā)電廠，陜西 安康 725000)

純機(jī)械過速保護(hù)裝置在水電廠的安裝與應(yīng)用

劉飛飛，黃雪珺

(安康水力發(fā)電廠，陜西 安康 725000)

介紹了某水電廠安裝TURAB純機(jī)械過速保護(hù)裝置的必要性，闡述了TURAB純機(jī)械過速保護(hù)裝置的工作原理及其安裝要點(diǎn)、應(yīng)用與維護(hù)情況，并指出當(dāng)水輪機(jī)組轉(zhuǎn)速持續(xù)上升而調(diào)速器調(diào)速失靈時(shí)，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(jī)械過速保護(hù)裝置能夠準(zhǔn)確動(dòng)作，關(guān)閉導(dǎo)水機(jī)構(gòu)限制機(jī)組轉(zhuǎn)速，為電廠安全生產(chǎn)提供保障。

純機(jī)械過速保護(hù)；水電站；安裝；應(yīng)用

0 引言

某水電廠是一座以發(fā)電為主，兼有航運(yùn)、防洪、養(yǎng)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(guó)網(wǎng)陜西省電力公司。該水電廠裝有4臺(tái)單機(jī)容量為200 MW的國(guó)產(chǎn)水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量800 MW,設(shè)計(jì)年發(fā)電量28.57億kWh。該水電廠于1975年籌建，1990年12月首臺(tái)機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電，1992年12月4臺(tái)機(jī)組全部并網(wǎng)發(fā)電，1998年12月工程全部完工。

水電廠調(diào)速系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)導(dǎo)葉開度控制過水流量的大小，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)組轉(zhuǎn)速的調(diào)整。當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速持續(xù)上升而調(diào)速器調(diào)速失靈時(shí)，機(jī)組通過轉(zhuǎn)速過速信號(hào)裝置發(fā)出過速信號(hào)，電氣過速保護(hù)裝置動(dòng)作操作事故配壓閥關(guān)閉導(dǎo)水機(jī)構(gòu)，從而使機(jī)組停機(jī)。但針對(duì)電氣元器件本身發(fā)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(jié)合機(jī)組檢修對(duì)全廠4臺(tái)機(jī)組加裝瑞典圖拉博(TURAB)純機(jī)械過速保護(hù)器，防止電氣過速保護(hù)無法動(dòng)作時(shí)發(fā)生機(jī)組飛逸事故，保證機(jī)組運(yùn)行和水電廠安全生產(chǎn)。

1 新裝純機(jī)械過速保護(hù)裝置的必要性

該水電廠水輪發(fā)電機(jī)組自1990年12月投入運(yùn)行以來，一直未安裝純機(jī)械過速保護(hù)裝置，機(jī)組過速保護(hù)系統(tǒng)主要依賴電氣信號(hào)實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能。即由電氣轉(zhuǎn)速信號(hào)裝置發(fā)出過速信號(hào)給機(jī)組LCU，機(jī)組LCU再發(fā)出電氣執(zhí)行信號(hào)給緊急停機(jī)閥和過速限制器，驅(qū)動(dòng)液壓回路關(guān)閉導(dǎo)葉。在此過程中，眾多電子、電氣元件參與過速保護(hù)，不論哪個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障，都不能可靠保證機(jī)組緊急停機(jī)。純機(jī)械過速保護(hù)裝置沒有任何電子或電氣設(shè)備，具有較高的可靠性，同時(shí)與電氣過速保護(hù)裝置形成互補(bǔ)，能夠確保萬無一失。

為了限制水輪機(jī)過速，加裝的純機(jī)械過速保護(hù)裝置提供了最安全、可靠的保護(hù)屏障，極大降低了機(jī)組運(yùn)行的安全風(fēng)險(xiǎn)。

2 TURAB純機(jī)械過速保護(hù)裝置的工作原理

TURAB純機(jī)械過速保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示，2個(gè)半法蘭圓環(huán)安裝在水輪機(jī)主軸上(主軸不需要為此進(jìn)行特別加工)，過速擺(不銹鋼制，安裝在黃銅制的套筒內(nèi))安裝在半法蘭圓環(huán)之間，液壓閥與過速擺外側(cè)半法蘭圓環(huán)之間的徑向距離為d。當(dāng)水輪機(jī)轉(zhuǎn)速增大時(shí)，受離心力增大的影響，安裝在水輪機(jī)主軸緊固圈(該緊固圈由2個(gè)半法蘭圓環(huán)經(jīng)8顆M16螺栓連接組成)的過速擺中的柱塞發(fā)生徑向位移；當(dāng)轉(zhuǎn)速增大到過速保護(hù)設(shè)定值，由于電站系統(tǒng)(電氣/電子)故障導(dǎo)致導(dǎo)葉不動(dòng)作時(shí)，過速擺中的柱塞會(huì)由于徑向位移大于d而觸動(dòng)液壓閥，液壓閥動(dòng)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(dòng)作，直接把大流量的壓力油引入導(dǎo)葉接力器的關(guān)閉腔，使導(dǎo)葉迅速關(guān)閉，起到對(duì)水輪機(jī)過速保護(hù)的作用，防止因轉(zhuǎn)速過度升高對(duì)機(jī)組造成損害。

3 TURAB純機(jī)械過速保護(hù)裝置的安裝和試驗(yàn)

3.1 安裝要點(diǎn)

該水電廠純機(jī)械過速保護(hù)裝置安裝在水車室水導(dǎo)軸承上側(cè)，水輪機(jī)發(fā)電機(jī)連接上法蘭面1 m處。純機(jī)械液壓過速保護(hù)系統(tǒng)所配焊管路采用紫銅管，焊接后應(yīng)清理干凈并進(jìn)行探傷檢查。對(duì)配制的管路進(jìn)行1.5倍額定壓力、30 min耐壓試驗(yàn)。試驗(yàn)合格條件為：壓力無下降、無滲漏、無可見的異常變形，試驗(yàn)過程中無異常響聲。

該水電廠的純機(jī)械過速保護(hù)裝置安裝技術(shù)規(guī)范如表1所示。

表1 水電廠純機(jī)械過速保護(hù)裝置技術(shù)規(guī)范

TURAB純機(jī)械過速保護(hù)裝置的安裝結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

圖1 TURAB純機(jī)械過速保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)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(jī)主軸垂直。因本機(jī)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(shí)，其安裝螺栓不要完全緊固，便于后面調(diào)整。安裝時(shí)要求液壓閥中心高度與過速擺柱塞在同一高度，同時(shí)液壓閥軸線與主軸中心線重合，如圖2所示。

圖2 TURAB純機(jī)械過速保護(hù)裝置安裝效果示意

(3) 確保過速擺正對(duì)液壓閥觸動(dòng)臂，交替緊固連接2個(gè)半法蘭圓環(huán)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(dòng)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(cè)量安裝間距時(shí)，要保證過速擺正對(duì)液壓閥觸動(dòng)臂。

(5) 機(jī)組安裝純機(jī)械過速保護(hù)裝置后，主軸對(duì)裝置安裝板基礎(chǔ)之間的絕緣不小于0.5 MΩ。

(6) 全部安裝后手動(dòng)觸動(dòng)液壓閥觸動(dòng)臂，以確認(rèn)系統(tǒng)液壓油管路連接正確。

3.2 廠內(nèi)試驗(yàn)

2016年1月至3月，該水電廠先后對(duì)4臺(tái)機(jī)組進(jìn)行純機(jī)械液壓過速保護(hù)裝置現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 純機(jī)械液壓過速保護(hù)裝置現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)

試驗(yàn)過程中，TURAB純機(jī)械液壓過速保護(hù)裝置動(dòng)作正常，動(dòng)作時(shí)長(zhǎng)1 s，過速保護(hù)裝置現(xiàn)場(chǎng)真機(jī)試驗(yàn)滿足正在報(bào)批的能源行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，可得TURAB純機(jī)械液壓過速保護(hù)裝置動(dòng)作值與整定值誤差均小于1 %，說明保護(hù)動(dòng)作值可靠、準(zhǔn)確。

4 TURAB純機(jī)械過速保護(hù)裝置的運(yùn)行維護(hù)

(1) 在運(yùn)行中發(fā)生過速保護(hù)器動(dòng)作停機(jī)后，在機(jī)組重新啟動(dòng)前應(yīng)手動(dòng)復(fù)位液壓閥，檢查并確認(rèn)液壓閥觸動(dòng)臂與過速擺的間距為3.0 mm時(shí)，方可重新投入使用，不需要校驗(yàn)或整定。

(2) 因機(jī)組大修等原因造成拆卸過速保護(hù)器的，在按照TURAB過速保護(hù)器的安裝說明書要求重新安裝好后，保護(hù)動(dòng)作值不需要進(jìn)行重新校驗(yàn)或整定，但必須進(jìn)行純機(jī)械過速保護(hù)傳動(dòng)試驗(yàn)，即轉(zhuǎn)速超過140 % ne純機(jī)械過速保護(hù)應(yīng)正確可靠動(dòng)作，方可投運(yùn)。

(3) 切記不能往過速擺中注入潤(rùn)滑油或油脂，嚴(yán)禁在沒有廠家技術(shù)人員指導(dǎo)的情況下拆卸調(diào)整過速擺。

(4) 每年機(jī)組停機(jī)維護(hù)時(shí)，均要求對(duì)連接半法蘭圓環(huán)的8顆M16螺栓緊固力矩進(jìn)行檢查，確保每顆螺栓在螺母上的緊固力矩為120 N·m。

(5) 機(jī)組年度檢修時(shí)，手動(dòng)觸動(dòng)液壓閥觸動(dòng)臂，以檢測(cè)液壓閥及液壓系統(tǒng)及電氣限位開關(guān)功能是否正常。

5 結(jié)束語

TURAB純機(jī)械過速保護(hù)裝置安裝簡(jiǎn)便，運(yùn)維簡(jiǎn)單，保護(hù)精度高，動(dòng)作可靠，能在電氣測(cè)速系統(tǒng)故障或電源故障和調(diào)速器失靈同時(shí)發(fā)生情況下，利用油壓裝置油壓迅速地實(shí)現(xiàn)水輪發(fā)電機(jī)組停機(jī)，為水電站機(jī)組提供最后一道安全保護(hù)屏障，確保水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行安全。同時(shí)，隨著該水電廠的自動(dòng)化控制水平日益提高，該過速保護(hù)裝置為水電廠實(shí)現(xiàn)無人值班(少人值守)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，具備廣泛的推廣應(yīng)用價(jià)值。

1 何國(guó)勤，李正洪．機(jī)械液壓過速保護(hù)系統(tǒng)在水電站中的應(yīng)用[J]．水電自動(dòng)化與大壩監(jiān)測(cè)，2003，27(5)：40-41.

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

國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司全面啟動(dòng)2017年秋冬季安全大檢查

2017-08-29，國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司全面啟動(dòng)2017年秋冬季安全大檢查，檢查各基層單位對(duì)上級(jí)要求落實(shí)情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并消除安全隱患，切實(shí)抓好秋檢預(yù)試、大修改造等安全生產(chǎn)工作，進(jìn)一步提升電網(wǎng)健康水平。

據(jù)悉，為了確保本次秋冬季安全大檢查工作取得實(shí)效，國(guó)網(wǎng)浙江電力提前部署，要求各專業(yè)機(jī)構(gòu)、運(yùn)維站結(jié)合電網(wǎng)迎峰度夏、專業(yè)化安全查評(píng)、電氣火災(zāi)綜合治理、重要活動(dòng)保電等專項(xiàng)行動(dòng)，深入開展自查自糾工作，做到“過程可追溯、結(jié)果可核查、責(zé)任可追究”。同時(shí)，國(guó)網(wǎng)浙江電力還組建8個(gè)安全檢查組，高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求對(duì)各基層單位開展安全督查工作。

本次檢查重點(diǎn)圍繞依法依規(guī)治安、安全管理、電網(wǎng)運(yùn)行、設(shè)備運(yùn)維、檢修作業(yè)、信息通信、消防通信、應(yīng)急保電等8個(gè)方面。安全自查過程中，國(guó)網(wǎng)浙江電力各專業(yè)機(jī)構(gòu)、運(yùn)維站對(duì)今年春查中發(fā)現(xiàn)的問題和迎峰度夏高負(fù)荷期間發(fā)現(xiàn)的隱患與缺陷進(jìn)行重點(diǎn)復(fù)查。在督查階段，檢查組通過現(xiàn)場(chǎng)檢查、座談等方式，全面排查各基層單位安全隱患，現(xiàn)場(chǎng)提出整改要求和建議。

針對(duì)本次檢查中發(fā)現(xiàn)的問題，國(guó)網(wǎng)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(zé)任人，并做好過程監(jiān)督，確保浙江500 kV及以上電力主網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

（來源：國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司網(wǎng)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(chǎn)運(yùn)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(yàn)工作。