范彬
湖北正源电力集团有限公司南漳峡口电业分公司 湖北 襄阳 441500
摘要：水轮机调速器作为水电站的重要设备，是水轮发电机组非常重要的辅助控制设备之一。它的工作原理是根据水轮发电机组转速偏差的方向和大小来调整水轮机的导水机构，及时控制进入水轮机的流量，使机组转速保持恒定或在允许变化范围内，从而维持水轮发电机功率与负荷功率的平衡。一个性能良好的水轮机调速器可以保证发电机组和电力系统的安全可靠，并且可以提高发电机组和电力系统的技术经济指标。
关键词：水轮机；机械过速保护装置；调整方法；间隙调整块
引言
现代电力系统结构日趋复杂，需有相当规模的发电容量来承担电网的负荷及频率调节任务。水力发电机组具有启停迅速、调节灵活等优点，是一种较为理想的调峰调频电源。而随着更多如风能、太阳能等间歇性可再生能源接入电网，水力发电机组的频率调节需求和重要性也相应增加。近年来实际电网中的频率持续振荡现象时有发生。如哥伦比亚电网和中国西南地区电网中观察到的超低频频率振荡现象，且这类现象主要发生在水电主导的电力系统中。因此，水电系统的安全稳定是电力系统安全运行的重要保证。
1水轮机机械过速保护装置
调速器在机组运行时用来维持机组转速恒定或在允许误差范围内，承担机组启停、并网、增减负荷和一次调频等操作。当机组发生电气事故或机械事故导致发电机突然跳闸后，调速器可以及时关闭水轮机的导水机构，以防止事态扩大。因此对于电站运维人员，必须要掌握调速器正常的开、停流程和机械检修、维护，以及异常情况的故障排查等技能。但是这些技能的学习和培养，仅依靠发电厂真实机组的调速系统来学习是不够的，还需要进行系统性的专业培训作为补充。为此，国网新源水电有限公司丰满培训中心提出建设水轮机调速器实训平台。由于国网新源水电有限公司系统内调速器类型不一，按油压等级分有高油压调速器和低油压调速器;按照调速器的电/机转换器类型分有无油电转、比例阀和数字阀等;按照调速器的功能分有常规水轮机调速器和抽水蓄能调速器。这些不同油压等级、不同电/机转换器及不同功能的调速器，如何有机地集成到一个调速器实训平台，以满足系统内大部分培训需求，是一个值得研究的课题。查阅国内有关水电站调速器培训平台建设方面的文献，发现在这方面所做的研究工作并不多，因此还需要做大量的研究工作来填补这一空白，可以预见调速器综合实训平台将是未来水电站调速器实训平台建设的一个发展趋势。
2现有机械过速装置调整方法
2.1补气方式优化设计
针对水轮机顶盖振动偏大实际情况，除在启动试运行阶段开展了稳定性试验测试尾水管压力脉动等数据外，还在不同水头下进行原型试验，测试顶盖振动、压力脉动等数据，从尾水压力脉动数据来看，整体数据不大，符合GB/T154682006《水轮机基本技术条件》要求，但测试数据也存在大轴中心补气不明显、尾水管涡带引起210MW负荷段机组摆度异常增大等情况，有必要采取补气方式优化措施，作为消减顶盖振动辅助措施。通过优化补气方式，减小低负荷工况下尾水压力脉动等，从而减小水力作用的顶盖振动的影响。根据工程实践经验，一般采取强迫补气或者优化补气结构等方式。如采取强制补气方式，需在顶盖上导叶后转轮前增加强制补气孔，将强迫补气孔引接至电站低压气系统，在机组低负荷段及振动较大负荷段进行补气试验，然后根据试验情况决定强迫补气运行方式；如采取优化补气结构方式，参考模型试验尾水管涡带情况、压力脉动及补气情况测试数据及有关文献资料的试验成果，加长大轴中心孔补气管至转轮下环出口位置，可改善大轴中心孔补气效果，从而减小流道内的压力脉动。鉴于强迫补气需根据不同负荷情况启动低压气系统进行强迫补气，运行维护比较复杂，综合以上情况，推荐采用补气管结构改进方式。
2.2密封体结构改造方案
电站主轴密封应根据正常供水压力0.15 ~ 0.25 MPa、流量和可用线路中的传递函数线的施工方案要求进行调节。密封后检查密封件是否有加注压力，密封件应紧紧固定在密封件上。安装密封结构时，粘合剂必须磨损，并以0.05 ~ 0.20 MPa水压灵活防水行驶。低压压力用手推，密封件可能脱落。发电厂第一次运行和更换密封环后的第一次运行，标志着橡胶环燃烧，因为密封环太近，密封环太近。因此，工作住宅结构的重组主要是为了研究密封供水系统和密封水的压力变化。例如，腹部结构磨损、锁紧套和密封环、润滑接头的阻塞隔热层和密封橡胶环的阻塞电阻。为了改进密封表面的润滑，对密封表面上的槽进行了加工。曲面提取方法是在摩擦表面上具有矩形、圆、圆或其他形状的小槽。凹槽形成中端面的压力部分。这些键可减少摩擦，从而增加密封区域的边界。砂轮转动时，流水会流入锁定的工作面，并在离心力作用下排出。这将通过摩擦和冷却来消除摩擦，从而消除密封胶运行中的摩擦。黑河床上冲水箱的改造，是通过调节间隔支架和阻塞性活塞垫层，以及在处理变形后，决定在密封环的地幔面上加工槽。该设计的改造基于有限元CFD软件对水动力压降密封进行了数值计算机仿真。对加工矩形槽、三角形槽和圆形槽的封闭次区域摩擦进行了快速研究。研究表明，高压、低压、低速、高速矩形槽底的性能优于圆形和三角形，能有效地控制密封面的性能。
2.3转盘结构优化
1)在叶片的外侧边上，形成了一个带有NC铣削形状和翼型的裸露岩石，具有光学长度和宽度测量，而叶片没有回避。2)桨操作具有可靠、可移动的圆柱操作结构。3)具有双面“v”型聚氨酯密封件的密封件，螺旋桨叶片防止油水双向渗透，灵活转动，更换密封件而不拆下叶片。圆柱形转盘比传统传动皮带更紧凑，形状更平、更合理。
2.4驱动和油量的优化
在设计和标签阶段，在水电站加速器液压事故中，采用了每台机器直流泵的简化方案，油压机机组正常供电，额定压力等级为6.3 MPa，地面布置反应器方案。第一次设计会议与变速器及其相关装置讨论了三个发动机共同设置的独立的驻车方案，以解决现场布置问题，最后发现液压液压事故情景是基于油压装置的每台机器(包括发动机油泵、全自动零部件、阀门、管路附件)的附加驻车方案。
结束语
通过对机械过速保护装置调整方法的优化，解决了机械过速调整效果不佳的问题，减少了过速试验的次数，提高了过速保护动作的准确度，更好地保障了机组的安全稳定运行。运用新方法，缩短了检修工期，减少了多次过速试验对机组的损害，减少了占用机组运行时间，提高了经济效益。因此，优化机械过速保护装置调整方法，可有效降低水轮机调速器故障率，提高机组运行可靠性，值得借鉴和推广。
参考文献
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