水轮发电机组制动器故障原因及处理分析邓辉--中国期刊网

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水轮发电机组制动器故障原因及处理分析邓辉

发表时间：2020/3/3 来源：《电力设备》2019年第20期作者：邓辉

[导读] 摘要：随着科学技术的发展，我国的各行各业的发展也日新月异。

        (新疆伊犁河流域开发建设管理局新疆伊宁 835000)
        摘要：随着科学技术的发展，我国的各行各业的发展也日新月异。对于水电站来说，水轮发电机组的运行十分关键，整个机组的正常运行关系到整个水电站的运行正常，为了确保水电站能够稳定运行，相关运维人员会对发电机组的各个组成部分进行定期的维护和保养，制动器也不例外。虽然进行定期的维护和保养，但是在运行过程中难免发生故障，故障的发生使得整个运行过程都存在极大的危险性，如果不能及时的解决，最初的潜在危险也会逐渐扩大，以至于威胁到工作人员以及机组的安全。水轮发电机组制动器可能出现的问题有许多，随着机组使用时长的不断延长，这些问题也会逐渐变得更加严重，最后影响制动器的使用寿命。水轮发电机组制动器故障非常多，当故障发生时要对故障的发生原因以及故障类型进行分析，然后针对分析结果对故障进行有效的解决，维护水轮发电机组的正常运行，因此深入研究水轮发电机组制动器故障分析及处理具有极高的现实意义。
        关键词：水轮发电机组；制动器故障原因；处理分析
        引言
        水力发电是一种绿色、可再生能源的发电方式，其对环境的冲击较小且发电成本低，在世界各国都日益受到重视。近年来，我国的长江、澜沧江、金沙江等梯级流域虽然经过大力开发，但是水力资源仍然还有开发前景。然而，大型水轮发电机组的水轮机转动惯性很大，在停机过程中需要引起足够的重视。由于近多年的发展，中国在水轮机、发电机和辅机等的生产制造及研发技术上已接近世界水平，因此在大型机组上实现电制动有很好的基础。不同于汽轮发电机，水电机组在电网中主要起着调频、调峰和事故备用的作用，开停机非常频繁。尤其是抽水蓄能水电站，传统的机械制动方式已远远不能满足现代控制运行方式的要求，因此，大中型水电机组安装电气制动系统是非常必要的。
        1概述
        利用水轮发电机实现发电，不仅成本低，污染也非常小，有利于推进电力事业的可持续发展。水轮发电机组的正常运转，直接关系到电力供应的可靠性与稳定性，但是水轮发电机在日常运转过程中，其机械制动装置经常出现各种问题，对水轮发电机的安全与稳定造成严重影响。基于此，有必要深入分析水轮发电机机械制动装置存在的问题，并采取有效措施对水轮发电机机械制动装置加以改进，充分发挥水轮发电机的优势和作用。
        2水轮发电机组机械制动系统故障以及处理措施
        2.1活塞憋卡不能复位，密封破损、漏气、漏油
        制动器的工作原理是活塞原理。基于这种工作原理，制动器在工作的过程中产生的气体中会含有一定的粉尘颗粒以及水分，这种气体反而会对内壁造成不同程度的损伤，使得内壁的完整性受到影响，严重影响了内部的密封性，极大程度上增加了漏油或者漏气的发生概率。对于这种情况的解决方法有以下三种：（1）采用注入压力油的方式对制动器进行润滑，然后在利用气压反复和撤闸促使活塞复位。但是这种方式也存在一定的缺陷，就是作用的时间十分有限，只能维持很短的时间，稳定性和可靠性都相对较差，不能彻底的解决活塞不能复位的问题。（2）将制动器从机组中取出，然后进行相应的分解维修，除了要对制动器的内壁进行修复之外，还要更换新的密封圈，然后对制动器进行相应的测试，测试结果显示正常之后再将制动器安装到机组当中。这种方式的缺点在于一旦制动器取出，整个系统就要被迫停止。非计划停运会对系统中的其他设备造成影响，也影响机组的发电量。
        2.2制动环出现裂纹或者发生变形
        水轮发电机机械制动装置在进行制动加闸的时候，由于制动环外部温度会快速升高，此时容易导致制动环出现热变形问题，甚至发生龟裂现象。机械制动装置在制动的时候，一些风闸也会出现动作失灵问题。

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水轮发电机机械制动装置的制动环在长期使用过程中，会受到长期磨损，同时受到温度的来回变化影响，会有较大应力发生，并导致材料处于长期疲劳状态，等等因素都会造成制动环出现裂纹或者变形情况，甚至出现制动环断裂进而甩出的情况，直接对定子基座或者定子线圈造成撞击损伤，对整个机组的正常与安全运行产生严重影响。
        2.3制动块破损和磨损
        制动块出现破损和磨损情况的原因是因为托板和制动块坚固螺丝由制动过程产生振动造成松动跳越。除此之外，活塞憋卡与制动环接触不均匀产生撞击及摩擦产生过热，制动的过程中机组转动产生的波动等不对称力矩作用也会使得制动块出现破损或者磨损的情况。从造成问题的原因入手解决这个问题，针对第一个原因，应该更换更为耐磨的制动块，可以减少震动的发生。对第二个原因，对制动块进行有效的控制，使得托板和制动块接触相对均匀，不会产生不对称力矩。
        3改进水轮发电机机械制动装置的措施
        3.1电制动过程中负序过负荷保护动作
        负序电流的存在需要依托于其他的电气设备，如果其他的电气设备运行出现异常，负序滤波器受到影响，负序电流就会出现异常，从而出现保护动作。为了有效的解决这个问题，在投制动时闭锁掉会发生误动的保护，可以保护负序电流，还能通过引入制动状态继电器接点进行闭锁。
        3.2选用混合制动方式
        对于水轮发电机机械制动装置存在的问题，可以通过混合制动方式进行有效解决，这一方式尤其适合应用在抽水蓄能机组当中。在没有高压油顶起装置装设且GD2相对较大的大容量水轮发电机当中，也可以通过运用混合制动方式来提升轴承运转稳定性与可靠性。混合制动方式在使用过程中，主要的制动方式是电气制动，以此解决漏油污染和粉尘污染问题，并对制动化加以保护，避免制动环由于温度的急剧升高出现热变形或者龟裂等问题。同时，机械制动方式为辅助方式，在发电机出现内部故障难以启动电气制动的时候，需要通过机械制动停止机组运行。机组在长期不用或者检修的时候要进行顶转子的时候，可以通过机械制动实现制动操作。
        3.3使用电气制动方式
        针对水轮发电机机械制动装置制动环产生的裂纹与变形问题，还有机械制动器因为摩擦导致大量粉尘产生的问题，都可以通过电气制动方式加以解决。在电气制动方式当中，使用的是定子绕组三相对称短路，转子和励磁作用相加，能够使定子绕组获得等同于最大容量运行工况时电流值的制动电流流过，进而有电制动力矩产生，达到电气制动的效果。通过电制动停机，不仅不会产生污染和磨损，在机械制动的时候也不会有震动和噪声，将电制动停机应用在启动较为频繁或者高速大容量的机组中，优势更加突出，在可逆式机组中尤其适用。
        结语
        水轮发电机组在整个水电站运行中起到非常重要的作用，并且在整个系统中担负着非常重要的责任。许多水电站的建厂时间都非常久，很多设备都存在老化的情况，并且各种系统也有十几年的使用历史，制动器也不例外。制动器是整个系统的核心，如果制动器发生故障，整个系统都可能出现瘫痪的情况，除了要注重制动器日常的定期维护和保养，维护人员还要充分的了解制动器故障的处理措施，如果制动器的发生故障的时候，维护人员要立即对故障进行分析，分析故障的发生原因，然后对故障进行有效的解决，保证制动器可以稳定、正常的运行，才能维持水轮发电机组以及水电站的正常运行，推动水电站更好的发展。
        参考文献：
        [1]王国柱,李永红,陈超.浅析张河湾电站3号机机械制动器频繁故障的原因及处理[J].水电站机电技术,2016(12):63.