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(jī)組制動(dòng)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(jī)制動(dòng)系統(tǒng)是水輪發(fā)電機(jī)組正常停機(jī)的重要設(shè)備之一，針對(duì)白垢水電廠增容改造之后2臺(tái)發(fā)電機(jī)停機(jī)過(guò)程出現(xiàn)制動(dòng)時(shí)間加長(zhǎng)、停機(jī)困難的現(xiàn)象進(jìn)行分析，提出了解決停機(jī)困難的方法;該方案實(shí)施后，機(jī)組在正常時(shí)間內(nèi)完成停機(jī)，可確保機(jī)組的安全運(yùn)行和正常生產(chǎn)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。圖1幅，表1個(gè)。

關(guān)鍵詞:水輪發(fā)電機(jī)組;制動(dòng)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(kāi)縣境內(nèi)，在西江一級(jí)支流——賀江的下游，是賀江廣東段梯級(jí)電站的第二級(jí)(上游第一級(jí)和下游第三級(jí)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(jī)容量2×15 MW的都平電廠和裝機(jī)容量2×20 MW的江口電廠)。

多年運(yùn)行實(shí)踐表明，白垢水電廠燈泡貫流式機(jī)組基于20世紀(jì)70年代我國(guó)的首批自行設(shè)計(jì)和制造的技術(shù)水平，自運(yùn)行以來(lái)，出現(xiàn)了許多不容忽視的安全問(wèn)題。電站裝機(jī)容量與賀江水力資源梯級(jí)開(kāi)發(fā)不匹配，豐水期棄水，有增容的潛力。

通過(guò)技改增容，可保證白垢水電廠發(fā)電量，同時(shí)降低機(jī)組的年利用小時(shí)數(shù)，可解決機(jī)組年利用小時(shí)過(guò)高和長(zhǎng)期超負(fù)荷運(yùn)行的問(wèn)題。根據(jù)公司的決定和相關(guān)部門的批準(zhǔn)，2臺(tái)機(jī)組從2005年9月開(kāi)始進(jìn)行了增容改造，在水輪機(jī)及其主結(jié)構(gòu)不變的情況下將2臺(tái)發(fā)電機(jī)從10.0 MW各增容3.5 MW，使每臺(tái)機(jī)達(dá)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(jī)組存在的問(wèn)題

2.1改造后機(jī)組運(yùn)行狀況

機(jī)組增容改造完成2年多來(lái)，雖經(jīng)多次調(diào)整，但2臺(tái)機(jī)組制動(dòng)時(shí)間加長(zhǎng)、停機(jī)困難一直仍未徹底解決，留下極大安全隱患。

(1)制動(dòng)時(shí)間加長(zhǎng)，停機(jī)困難。機(jī)組在正常運(yùn)行停機(jī)過(guò)程中，控制環(huán)和導(dǎo)葉全關(guān)，制動(dòng)器和鎖定投入的情況下機(jī)組有時(shí)仍慢速轉(zhuǎn)動(dòng);為保護(hù)機(jī)組安全，只能放下進(jìn)水閘門，以使機(jī)組停止轉(zhuǎn)動(dòng)。

(2)對(duì)相關(guān)設(shè)備的檢查、調(diào)整。當(dāng)發(fā)生制動(dòng)時(shí)間加長(zhǎng)，停機(jī)困難后，電廠對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)和導(dǎo)水機(jī)構(gòu)及控制系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)備進(jìn)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(dòng)空氣壓力正常(0.6～0.8 MPa)、制動(dòng)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(yùn)行情況。重新調(diào)整導(dǎo)葉間隙并對(duì)制動(dòng)面板更新處理后，短時(shí)間內(nèi)效果明顯，可以順利停機(jī)，但時(shí)間稍長(zhǎng)相同的問(wèn)題又出現(xiàn)。

2.2原因分析

(1)機(jī)組導(dǎo)水葉漏水大。由于此次增容機(jī)組導(dǎo)葉沒(méi)改動(dòng)，加上導(dǎo)葉已運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，導(dǎo)葉周邊磨損較大，不能較好封住來(lái)水。

(2)新舊機(jī)組制動(dòng)相關(guān)數(shù)據(jù)有所改動(dòng)(見(jiàn)表1)。

表1　新舊機(jī)組制動(dòng)相關(guān)數(shù)據(jù)

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

2.3制動(dòng)系統(tǒng)改造的必要性

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

經(jīng)常性的停機(jī)困難和采用放下進(jìn)水口閘門來(lái)停機(jī)，這不但增加了運(yùn)行人員的工作量，對(duì)進(jìn)水閘門和相關(guān)設(shè)備也會(huì)造成傷害。

所以，為了機(jī)組的安全運(yùn)行，迫切需要對(duì)停機(jī)困難問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)和有效的解決，即對(duì)發(fā)電機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行改造。

3　制動(dòng)系統(tǒng)改造方案

在確定解決機(jī)組停機(jī)困難問(wèn)題的方案時(shí)，首要目標(biāo)是機(jī)組能在不同運(yùn)行狀況下和設(shè)計(jì)允許時(shí)間內(nèi)順利完成停機(jī)(停轉(zhuǎn))，同時(shí)也兼顧現(xiàn)有調(diào)速系統(tǒng)和導(dǎo)水機(jī)構(gòu)現(xiàn)狀，盡量減少投資、縮短改造時(shí)間、降低改造難度。經(jīng)向設(shè)備設(shè)計(jì)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(shí)結(jié)合電廠的實(shí)際情況，本次制動(dòng)系統(tǒng)改造擬選2個(gè)方案進(jìn)行分析比較。

3.1方案一:增加制動(dòng)器數(shù)量

(1)改造方案。該方案是在每臺(tái)發(fā)電機(jī)已有4個(gè)φ160制動(dòng)器的基礎(chǔ)上再增加2個(gè)，以增加制動(dòng)壓力和增大制動(dòng)磨擦面積的方式來(lái)達(dá)到機(jī)組的制動(dòng)要求。新增的2個(gè)制動(dòng)器按原制動(dòng)器布置的方式布置在發(fā)電機(jī)定子機(jī)架“工”字梁上(見(jiàn)圖1)，并接入進(jìn)、出氣管和行程開(kāi)關(guān)等。

圖1　新增制動(dòng)器示意

(2)改造周期。改造制動(dòng)系統(tǒng)和調(diào)整導(dǎo)葉間隙，1號(hào)機(jī)約10 d，2號(hào)機(jī)約8 d。

3.2方案二:增大制動(dòng)系統(tǒng)空氣壓力

(1)改造方案。該方案是保持每臺(tái)發(fā)電機(jī)采用4個(gè)制動(dòng)器，但新制動(dòng)器額定氣壓及供氣壓力均應(yīng)增大到2.0 MPa，以增大制動(dòng)壓力的方式來(lái)達(dá)到機(jī)組的制動(dòng)要求。拆除原4個(gè)φ160、0.8 MPa制動(dòng)器，更換為2.0 MPa的制動(dòng)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(jī)供氣。

(2)改造周期。改造制動(dòng)系統(tǒng)和調(diào)整導(dǎo)葉間隙，2臺(tái)機(jī)約各12 d，共24 d。

3.3方案比較和結(jié)論

方案一2臺(tái)機(jī)僅需增設(shè)4個(gè)相同的制動(dòng)器和改造相應(yīng)管路，其他設(shè)備不用改變，改造相對(duì)容易、時(shí)間短、投資少，能滿足改造要求。方案二每臺(tái)機(jī)更換為4個(gè)高壓制動(dòng)器，改變供氣系統(tǒng)氣源和相應(yīng)管路，改造相對(duì)困難、時(shí)間長(zhǎng)、投資相對(duì)較大，能滿足改造要求。

綜上所述，最后確定為選用方案一進(jìn)行實(shí)施。

4　結(jié)語(yǔ)

機(jī)組不能正常停機(jī)到停止轉(zhuǎn)動(dòng)，是困擾運(yùn)行值班人員的一大難題，同時(shí)也存在很大的安全隱患。經(jīng)過(guò)周密的安排，制動(dòng)系統(tǒng)改造工程順利實(shí)施，比預(yù)定時(shí)間提前完成，同時(shí)對(duì)導(dǎo)水葉間隙進(jìn)行了重新調(diào)整。經(jīng)過(guò)改造后的運(yùn)行表明，2臺(tái)機(jī)組的制動(dòng)時(shí)間大大減小，解決了停機(jī)制動(dòng)困難的現(xiàn)象，改造的效果非常明顯，確保了機(jī)組的安全運(yùn)行和正常生產(chǎn)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

責(zé)任編輯吳昊

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

收稿日期:2015－11－13