抽水蓄能电站制动器卡涩原因分析及改进措施

刘春青，董金良，王 丽

(内蒙古赤峰抽水蓄能有限公司筹建处，内蒙古 赤峰 024000)

抽水蓄能电站制动器卡涩原因分析及改进措施

刘春青，董金良，王 丽

(内蒙古赤峰抽水蓄能有限公司筹建处，内蒙古 赤峰 024000)

针对某抽水蓄能电站300 MW机组停机过程中制动器卡涩现象，分析了制动器动作过程及卡涩原因，提出了优化制动器内部结构、加装制动活塞上腔复位供气管路和复位电磁阀的改造方法，并采取了制动器顶转子油管路排气阀常开的管理措施，可明显减少机组制动器卡涩现象，保证了抽蓄电站机组的安全停机。

抽蓄电站；制动闸；卡涩；改进措施

0 引言

某抽水蓄能电站安装了4×300 MW可逆式抽水发电机组，为日调节纯抽水蓄能电站。发电电动机为立轴、悬式同步电机，额定转速3 140 r/min (双向)。机组机械制动器(简称制动器)的制动瓦座和制动瓦为整体结构，由双气缸联动操作，安装在下机架上，与发电机转子磁轭下部的制动环和制动块、供气(油)管路等构成机械制动系统，具有停机制动和检修顶转子功能。

机组正常停机时，制动采用电气制动和机械制动相结合的方式，即当发电电动机转速下降到1 570 r/min时(50 %额定转速)，投入电气制动；当转速下降到157 r/min时(5 %额定转速)，投入机械制动，同时退出电气制动。

1 制动器设备现状及卡涩原因分析

2014-04-10，机组正常停机投入制动器后，制动声音异常，出现明显卡涩现象。制动器结构如图1所示。

经过现场设备检查分析，认为存在以下原因。

图1 制动器结构示意

(1) 机组双向旋转，因此2个方向均需制动。当机组停机制动时，制动瓦与转动部分制动环直接接触，制动瓦随制动受力方向发生了微小位移。由于制动瓦和制动瓦座为整体结构，且和制动活塞间刚性连接，造成制动活塞随制动受力方向发生位移，导致制动活塞内壁铜套接触到顶起活塞导向杆，长期使用后发生偏磨。

(2) 通过“O”型圈，顶起活塞导向杆始终与制动活塞内壁铜套接触。随着制动次数的增加，“O”型圈的磨损也在增加，待其磨损严重后，会造成铜套圆周方向不同程度的磨损，增加制动活塞下降阻力。制动器的复位弹簧为预压式弹簧，当制动器退出和投入时，弹簧始终处于受力状态，长期受力会造成弹簧疲劳，影响弹簧的回弹力，可能造成两侧活塞动作不同步。

2 改进措施

2.1 优化制动器结构

在保留原制动器外部尺寸、功能要求不变的前提下，对其内部结构进行优化改进。制动瓦座和制动瓦分成2部分，各自随连接的制动活塞一起投退；制动瓦座和制动活塞间改为碟簧，允许制动活塞随制动方向小范围偏斜；制动活塞和顶起活塞间的圆环接触改为平面接触，增大制动活塞的工作面积；制动活塞的移动导向由原内置顶起活塞导向杆改为2根外置对称圆柱定位销。

2.2 增加制动活塞上腔供气管路和复位电磁阀

在保持制动器原有功能的基础上，增加制动活塞上腔复位供气管路和复位电磁阀，复位供气管路连接到制动活塞上腔，改造后的制动器供气管路系统如图2所示。开机时，在制动电磁阀失磁10 s后，若监控系统未收到制动器的退出信号，复位电磁阀将自动励磁，压缩空气经复位气管进入制动活塞上腔，直到监控系统收到退出信号2 s后，复位电磁阀失磁，压缩空气经复位气管、复位电磁阀、消能罐排出。停机时，制动电磁阀励磁投入制动器，复位电磁阀保持失磁排气状态。

2.3 保持制动器顶转子油回路排气阀常开

制动器顶转子和机械制动时，均通过下腔活塞动作，但顶转子油管路与机械制动供气管路为独立分开的结构。当制动器机械制动时，因顶起油管回路内无工作介质，打开油管排气阀不影响制动器的制动性能。采取顶转子油管排气阀常开或利用制动器的正常制动投退，将下腔内积油通过排气阀排出，减小复位弹簧的负担，有利于制动器的正常退出，防止机组制动器出现卡涩现象。

3 结束语

通过优化制动器内部结构、加装制动活塞上腔复位供气管路和复位电磁阀等技术改进措施，并采取制动器顶转子油管路排气阀常开的管理措施，可明显减少机组制动器卡涩现象，具有较好的使用效果，有力保证了抽水蓄能电站机组(尤其是装机容量较大的机组)安全停机，同时也为其他水电站机组制动器改造提供了实践经验。

图2 改造后的制动器供气管路系统

1 王 彬，敖兴波．水轮发电机组制动闸防误闭锁分析及改造[J]．云南水力发电，2010，26(2)：98-100．

2 王继才．水轮机制动闸防误闭锁技改[J]．云南电力技术，2011，39(6)：76-76．

3 陈喜新．水轮发电机组风闸制动系统故障分析与流程改进[J]．水电站机电技术，2009，32(5)：60-62．

2016-10-13；

2016-12-11。

刘春青(1981-)，男，工程师，主要从事抽水蓄能电站工程管理工作，email：chunqing@126．com。

董金良(1964-)，男，高级工程师，主要从事抽水蓄能电站工程管理工作。

王 丽(1974-)，女，高级工程师，主要从事抽水蓄能电站工程管理工作。