抽水蓄能電站制動器卡澀原因分析及改進措施

劉春青，董金良，王 麗

(內(nèi)蒙古赤峰抽水蓄能有限公司籌建處，內(nèi)蒙古 赤峰 024000)

抽水蓄能電站制動器卡澀原因分析及改進措施

劉春青，董金良，王 麗

(內(nèi)蒙古赤峰抽水蓄能有限公司籌建處，內(nèi)蒙古 赤峰 024000)

針對某抽水蓄能電站300 MW機組停機過程中制動器卡澀現(xiàn)象，分析了制動器動作過程及卡澀原因，提出了優(yōu)化制動器內(nèi)部結(jié)構(gòu)、加裝制動活塞上腔復(fù)位供氣管路和復(fù)位電磁閥的改造方法，并采取了制動器頂轉(zhuǎn)子油管路排氣閥常開的管理措施，可明顯減少機組制動器卡澀現(xiàn)象，保證了抽蓄電站機組的安全停機。

抽蓄電站；制動閘；卡澀；改進措施

0 引言

某抽水蓄能電站安裝了4×300 MW可逆式抽水發(fā)電機組，為日調(diào)節(jié)純抽水蓄能電站。發(fā)電電動機為立軸、懸式同步電機，額定轉(zhuǎn)速3 140 r/min (雙向)。機組機械制動器(簡稱制動器)的制動瓦座和制動瓦為整體結(jié)構(gòu)，由雙氣缸聯(lián)動操作，安裝在下機架上，與發(fā)電機轉(zhuǎn)子磁軛下部的制動環(huán)和制動塊、供氣(油)管路等構(gòu)成機械制動系統(tǒng)，具有停機制動和檢修頂轉(zhuǎn)子功能。

機組正常停機時，制動采用電氣制動和機械制動相結(jié)合的方式，即當(dāng)發(fā)電電動機轉(zhuǎn)速下降到1 570 r/min時(50 %額定轉(zhuǎn)速)，投入電氣制動；當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到157 r/min時(5 %額定轉(zhuǎn)速)，投入機械制動，同時退出電氣制動。

1 制動器設(shè)備現(xiàn)狀及卡澀原因分析

2014-04-10，機組正常停機投入制動器后，制動聲音異常，出現(xiàn)明顯卡澀現(xiàn)象。制動器結(jié)構(gòu)如圖1所示。

經(jīng)過現(xiàn)場設(shè)備檢查分析，認(rèn)為存在以下原因。

圖1 制動器結(jié)構(gòu)示意

(1) 機組雙向旋轉(zhuǎn)，因此2個方向均需制動。當(dāng)機組停機制動時，制動瓦與轉(zhuǎn)動部分制動環(huán)直接接觸，制動瓦隨制動受力方向發(fā)生了微小位移。由于制動瓦和制動瓦座為整體結(jié)構(gòu)，且和制動活塞間剛性連接，造成制動活塞隨制動受力方向發(fā)生位移，導(dǎo)致制動活塞內(nèi)壁銅套接觸到頂起活塞導(dǎo)向桿，長期使用后發(fā)生偏磨。

(2) 通過“O”型圈，頂起活塞導(dǎo)向桿始終與制動活塞內(nèi)壁銅套接觸。隨著制動次數(shù)的增加，“O”型圈的磨損也在增加，待其磨損嚴(yán)重后，會造成銅套圓周方向不同程度的磨損，增加制動活塞下降阻力。制動器的復(fù)位彈簧為預(yù)壓式彈簧，當(dāng)制動器退出和投入時，彈簧始終處于受力狀態(tài)，長期受力會造成彈簧疲勞，影響彈簧的回彈力，可能造成兩側(cè)活塞動作不同步。

2 改進措施

2.1 優(yōu)化制動器結(jié)構(gòu)

在保留原制動器外部尺寸、功能要求不變的前提下，對其內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化改進。制動瓦座和制動瓦分成2部分，各自隨連接的制動活塞一起投退；制動瓦座和制動活塞間改為碟簧，允許制動活塞隨制動方向小范圍偏斜；制動活塞和頂起活塞間的圓環(huán)接觸改為平面接觸，增大制動活塞的工作面積；制動活塞的移動導(dǎo)向由原內(nèi)置頂起活塞導(dǎo)向桿改為2根外置對稱圓柱定位銷。

2.2 增加制動活塞上腔供氣管路和復(fù)位電磁閥

在保持制動器原有功能的基礎(chǔ)上，增加制動活塞上腔復(fù)位供氣管路和復(fù)位電磁閥，復(fù)位供氣管路連接到制動活塞上腔，改造后的制動器供氣管路系統(tǒng)如圖2所示。開機時，在制動電磁閥失磁10 s后，若監(jiān)控系統(tǒng)未收到制動器的退出信號，復(fù)位電磁閥將自動勵磁，壓縮空氣經(jīng)復(fù)位氣管進入制動活塞上腔，直到監(jiān)控系統(tǒng)收到退出信號2 s后，復(fù)位電磁閥失磁，壓縮空氣經(jīng)復(fù)位氣管、復(fù)位電磁閥、消能罐排出。停機時，制動電磁閥勵磁投入制動器，復(fù)位電磁閥保持失磁排氣狀態(tài)。

2.3 保持制動器頂轉(zhuǎn)子油回路排氣閥常開

制動器頂轉(zhuǎn)子和機械制動時，均通過下腔活塞動作，但頂轉(zhuǎn)子油管路與機械制動供氣管路為獨立分開的結(jié)構(gòu)。當(dāng)制動器機械制動時，因頂起油管回路內(nèi)無工作介質(zhì)，打開油管排氣閥不影響制動器的制動性能。采取頂轉(zhuǎn)子油管排氣閥常開或利用制動器的正常制動投退，將下腔內(nèi)積油通過排氣閥排出，減小復(fù)位彈簧的負(fù)擔(dān)，有利于制動器的正常退出，防止機組制動器出現(xiàn)卡澀現(xiàn)象。

3 結(jié)束語

通過優(yōu)化制動器內(nèi)部結(jié)構(gòu)、加裝制動活塞上腔復(fù)位供氣管路和復(fù)位電磁閥等技術(shù)改進措施，并采取制動器頂轉(zhuǎn)子油管路排氣閥常開的管理措施，可明顯減少機組制動器卡澀現(xiàn)象，具有較好的使用效果，有力保證了抽水蓄能電站機組(尤其是裝機容量較大的機組)安全停機，同時也為其他水電站機組制動器改造提供了實踐經(jīng)驗。

圖2 改造后的制動器供氣管路系統(tǒng)

1 王 彬，敖興波．水輪發(fā)電機組制動閘防誤閉鎖分析及改造[J]．云南水力發(fā)電，2010，26(2)：98-100．

2 王繼才．水輪機制動閘防誤閉鎖技改[J]．云南電力技術(shù)，2011，39(6)：76-76．

3 陳喜新．水輪發(fā)電機組風(fēng)閘制動系統(tǒng)故障分析與流程改進[J]．水電站機電技術(shù)，2009，32(5)：60-62．

2016-10-13；

2016-12-11。

劉春青(1981-)，男，工程師，主要從事抽水蓄能電站工程管理工作，email：chunqing@126．com。

董金良(1964-)，男，高級工程師，主要從事抽水蓄能電站工程管理工作。

王 麗(1974-)，女，高級工程師，主要從事抽水蓄能電站工程管理工作。