白垢水电厂水轮发电机组制动系统改造

林波弟(贺江电力发展有限公司，广东肇庆526500)

白垢水电厂水轮发电机组制动系统改造

林波弟
(贺江电力发展有限公司，广东肇庆526500)

摘要:发电机制动系统是水轮发电机组正常停机的重要设备之一，针对白垢水电厂增容改造之后2台发电机停机过程出现制动时间加长、停机困难的现象进行分析，提出了解决停机困难的方法;该方案实施后，机组在正常时间内完成停机，可确保机组的安全运行和正常生产，取得了良好的经济效益。图1幅，表1个。

关键词:水轮发电机组;制动系统;技术改造

1　工程概况

白垢水电厂位于广东省肇庆市封开县境内，在西江一级支流——贺江的下游，是贺江广东段梯级电站的第二级(上游第一级和下游第三级分别已建成与白垢水电厂同属贺江电力发展有限公司的装机容量2×15 MW的都平电厂和装机容量2×20 MW的江口电厂)。

多年运行实践表明，白垢水电厂灯泡贯流式机组基于20世纪70年代我国的首批自行设计和制造的技术水平，自运行以来，出现了许多不容忽视的安全问题。电站装机容量与贺江水力资源梯级开发不匹配，丰水期弃水，有增容的潜力。

通过技改增容，可保证白垢水电厂发电量，同时降低机组的年利用小时数，可解决机组年利用小时过高和长期超负荷运行的问题。根据公司的决定和相关部门的批准，2台机组从2005年9月开始进行了增容改造，在水轮机及其主结构不变的情况下将2台发电机从10.0 MW各增容3.5 MW，使每台机达到13.5 MW。改造工程于2006年1月和4月先后完成并顺利投产发电。

2　改造后机组存在的问题

2.1改造后机组运行状况

机组增容改造完成2年多来，虽经多次调整，但2台机组制动时间加长、停机困难一直仍未彻底解决，留下极大安全隐患。

(1)制动时间加长，停机困难。机组在正常运行停机过程中，控制环和导叶全关，制动器和锁定投入的情况下机组有时仍慢速转动;为保护机组安全，只能放下进水闸门，以使机组停止转动。

(2)对相关设备的检查、调整。当发生制动时间加长，停机困难后，电厂对制动系统和导水机构及控制系统的相关设备进行了检查、调整。其中，调速器油压正常(1.8～2.3 MPa)、控制环能全关、制动空气压力正常(0.6～0.8 MPa)、制动投入转速正常(30%Nn)、导叶间隙经调整后基本正常。

(3)调整处理后运行情况。重新调整导叶间隙并对制动面板更新处理后，短时间内效果明显，可以顺利停机，但时间稍长相同的问题又出现。

2.2原因分析

(1)机组导水叶漏水大。由于此次增容机组导叶没改动，加上导叶已运行时间较长，导叶周边磨损较大，不能较好封住来水。

(2)新旧机组制动相关数据有所改动(见表1)。

表1　新旧机组制动相关数据

由以上数据表明，新发电机的转速提高了，转子质量增加了，转动的惯性随着也增大了，但制动面板的面积却减少了。由此可以看出，造成2台机组制动难的问题除导叶漏水外，主要原因还是制动器及其面板太小造成的。

2.3制动系统改造的必要性

水轮发电机组制动时间过长、甚至停机不下将给机组和其他设备带来极大的安全隐患。特别是在机组事故停机和厂用电消失时，机组制动系统不能使机组快速停机，而液压减载装置又不能启动，此时机组大轴将不能“浮起”，径向轴承必将在机组慢速转动下产生磨损，甚至造成“烧瓦”的恶性事故。

经常性的停机困难和采用放下进水口闸门来停机，这不但增加了运行人员的工作量，对进水闸门和相关设备也会造成伤害。

所以，为了机组的安全运行，迫切需要对停机困难问题进行及时和有效的解决，即对发电机制动系统进行改造。

3　制动系统改造方案

在确定解决机组停机困难问题的方案时，首要目标是机组能在不同运行状况下和设计允许时间内顺利完成停机(停转)，同时也兼顾现有调速系统和导水机构现状，尽量减少投资、缩短改造时间、降低改造难度。经向设备设计和制造厂家天津市天发重型设备制造有限公司技术咨询，同时结合电厂的实际情况，本次制动系统改造拟选2个方案进行分析比较。

3.1方案一:增加制动器数量

(1)改造方案。该方案是在每台发电机已有4个φ160制动器的基础上再增加2个，以增加制动压力和增大制动磨擦面积的方式来达到机组的制动要求。新增的2个制动器按原制动器布置的方式布置在发电机定子机架“工”字梁上(见图1)，并接入进、出气管和行程开关等。

图1　新增制动器示意

(2)改造周期。改造制动系统和调整导叶间隙，1号机约10 d，2号机约8 d。

3.2方案二:增大制动系统空气压力

(1)改造方案。该方案是保持每台发电机采用4个制动器，但新制动器额定气压及供气压力均应增大到2.0 MPa，以增大制动压力的方式来达到机组的制动要求。拆除原4个φ160、0.8 MPa制动器，更换为2.0 MPa的制动器，将原供气管路改造为2.0 MPa，并将压缩空气源改用高压气机供气。

(2)改造周期。改造制动系统和调整导叶间隙，2台机约各12 d，共24 d。

3.3方案比较和结论

方案一2台机仅需增设4个相同的制动器和改造相应管路，其他设备不用改变，改造相对容易、时间短、投资少，能满足改造要求。方案二每台机更换为4个高压制动器，改变供气系统气源和相应管路，改造相对困难、时间长、投资相对较大，能满足改造要求。

综上所述，最后确定为选用方案一进行实施。

4　结语

机组不能正常停机到停止转动，是困扰运行值班人员的一大难题，同时也存在很大的安全隐患。经过周密的安排，制动系统改造工程顺利实施，比预定时间提前完成，同时对导水叶间隙进行了重新调整。经过改造后的运行表明，2台机组的制动时间大大减小，解决了停机制动困难的现象，改造的效果非常明显，确保了机组的安全运行和正常生产，取得了良好的经济效益。

责任编辑吴昊

作者简介:林波弟(1982－)，男，工程师，主要从事贯流式水轮发电机组检修管理、高压试验、电气自动化等工作。E_ mail: linbd88@163.com

收稿日期:2015－11－13