摘要：纯机械过速保护装置是一种可靠的安全保护装置。基于此，本文主要针对引入纯机械过速保护装置的必要性进行分析；并分别从安装要求、安装要点以及调试试验三方面，探讨水电厂安装纯机械过速保护装置的流程；并从应用效果、运行维护两方面，细化阐述纯机械过速保护装置在水电厂中的应用价值，以期为纯机械过速保护装置的推广提供支持，并为其安装应用提供可靠的理论参照。
关键词：纯机械过速保护装置；水电厂；调试试验
前言：随着人们用电需求的不断增长，水电厂的运行状况逐渐受到人们的广泛关注。机组过速是导致水电厂安全事故的主要原因。传统机组转速调整方法主要通过对导叶开度的调节，实现对机组过水流量参数的控制。而随着水电厂规模的不断扩大，传统调速方法已难以满足水电厂的安全运行要求。与上述方法相比，纯机械过速保护装置更具优势。因此，分析其安装与应用具有一定的现实意义。
一、引入纯机械过速保护装置的必要性
水电厂机组的运行安全、运行稳定是影响水电厂经济效益的首要因素。近年来，水电厂的运行经验证实，机组过速运行导致相关安全事故多发，不仅会为水电厂带来一定的成本支出，同时还会威胁相关工作人员的生命安全[1]。与传统人工机组过速监控模式相比，纯机械过速保护装置监控模式具有良好的自动化特征，这种监控模式无需消耗较多人力资源成本，且可保障水电厂机组过速运行的监控效果。因此，实施纯机械过速保护装置自动化监控机组过速具有一定的现实意义。
二、纯机械过速保护装置在水电厂中的安装分析
这里主要从以下几方面入手，对纯过速保护装置在水电厂中的安装进行分析和研究：
（一）安装要求方面
纯机械过速保护装置的安装效果与其价值发挥息息相关。因此，水电厂在安装纯机械过速保护装置时，应按照如下要求开展安装工作：
第一，纯机械过速保护器预处理。为了确保安装工作的顺利完成，同时保障装置安全保护功能的有效发挥，在正式进行安装前，需对其操作臂、过速飞摆等关键部件进行预先分解检查，确保各部件无异常[2]。第二，安装方向要求。正式安装纯机械过速保护装置前，确保装置主轴紧固圈平面方向与水电厂水轮机主轴处于垂直方向。第三，关键部件安装要求。纯机械过速保护装置的操作臂、机控换向阀以及行程开关这3种关键部件，均需将其安装于机组支架上，确保二者间固定良好，无明显松动状况后，方可开展后续安装操作。第四，液压阀处理。分别选用φ10×1.5紫铜管路、G3/4’’管螺纹作为液压阀的液压油管路、油接口，其最大耐压参数需达到15MPa水平。
（二）安装要点方面
水电厂安装纯机械过速保护装置的要点主要包含以下几种：第一，液压阀安装要点。在安装液压阀及其支架时，确保纯机械过速保护装置的过速摆柱塞部件与液压阀的中心高度处于相同水平，注意避免将螺栓调整至完全紧固状态，以便后续安装对其进行调整，充分发挥过速保护装置的价值。第二，半法兰圆环紧固圈螺栓处理要点。在对过速保护装置半法兰圆环紧固圈的螺栓进行紧固处理前，应确保紧固圈法兰与过速摆及与配重块之间均含有2mm左右间隙，以促进紧固圈与过速保护装置主轴间的充分契合。第三，主轴、安装板基础的绝缘参数控制要点。于水电厂机组安装好纯机械过速保护装置时，为了确保该装置保护功能的有效发挥，应确保主轴、安装板基础间的绝缘参数＞0.5MΩ。
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（三）调试试验方面
调试试验是确保纯机械过速保护装置性能良好且安装质量合格的重要环节。调试试验主要包含基础安装检查、装置充油试验、装置模拟动作检验等。其中，模拟动作试验无疑是纯机械过速保护装置调试试验中的重点内容。
在开展调试试验时，为了确保所获得调试结果能够充分反映纯机械过速保护装置的实际运行状况，应确保调试试验过程满足过速保护装置的基本技术要求，即低于2min（水电厂机组在最大飞逸转速下的持续运行允许时间）。可判定纯机械过速保护装置调试试验数据合格（过速保护装置性能良好、保护动作值准确）的标识为：过速保护装置的整定值误差参数、动作值误差均＜1%，且试验中过速保护装置始终能够维持正常动作，其动作时长＜2min。如纯机械过速保护装置的调试试验结果可达到上述要求，可允许其投入使用，以此保障水电厂的机组运行安全，帮助水电厂获得更多的经济利润。
三、纯机械过速保护装置在水电厂运行中的应用
与水电厂传统机械速度监控模式相比，纯机械过速保护装置的引入具有一定的现实意义。
（一）应用效果
根据水电厂机组运行特征，机组过速的危害及危险性主要体现为：当机组处于过速运行状态时，机组的转动区域离心率显著增加，造成机组振动幅度、摆度参数增长，增加机组固定区域与转动区域间的碰撞发生风险。如水电厂机组处于轻度过速状况，可能引发各设备、部件的隐蔽性损伤，不利于设备使用寿命的保护；而当水电厂机组处于高度过速状态时，将造成机组转动设备、部件的严重损伤（其中，定子损伤、转子损伤相对常见），严重影响水电厂机组的运行安全水平。某水电厂自2016年5月安装并应用纯机械过速保护装置以来，水电厂运行安全得到有效保障。具体应用效果如表1所示：
表 1 2014年4月-20196年4月于2016年6月-2018年6月机组故障对比
时间段导水机构失灵甩负荷发电机与系统解列
2014年4月-2016年4月121
2016年6月-2018年6月010
上述结果均验证了纯机械过速保护装置在维持水电厂机组运行安全中的价值，提示这种机组过速监控方法值得推广。
（二）运行维护
为了确保纯机械过速保护装置价值的发挥，水电厂安装并应用纯机械过速保护装置后，应按照如下方案开展纯机械过速保护装置的运行维护工作：第一，按照至少每年1次的频率，开展机组停机维护。维护检修过程中，通过手动触动机组液压阀触动臂的形式，判断水电厂机组的电气限位开关功能及液压阀开关功能是否正常；开展紧固力矩检查（以半法兰圆环的M16螺栓为主），判断各螺栓的紧固力矩参数是否符合120N·m这一要求。第二，如因机组运行过速造成纯机械过速保护装置停机后，应于运行检修中做好水电厂机组启动前的液压阀复位工作，确定液压阀复位，且过速摆、液压阀触动臂间的间距参数处于3.0mm水平时，可允许水电厂机组重新投运。第三，纯机械过速保护器投入使用后，如因水电厂机组大修等相关原因导致保护装置与机组分离时，在进行重装操作后，无需手动校验、整定装置的保护动作值参数（其原因为：上述操作不会造成纯机械过速保护装置保护整定值的变化）；而为了确保装置的运行可靠性，需于再次投运前，开展保护传动试验，确保过速保护装置的转速＞140%n水平[3]。
结论：综上所述，为了提高水电厂机组的运行安全水平，可利用纯机械过速保护装置替代传统机组过速监控模式。水电厂应严格参照相关标准开展纯机械过速保护装置的安装工作，以确保装置性能、保护动作值的可靠性。基础安装工作完成后，利用调试试验这一环节进行检查分析。此外，水电厂还需定期结合纯机械过速保护装置的运行时间、效果开展运行检修，以延长其使用寿命，提高经济效益。
参考文献：
[1]刘飞飞,黄雪珺.纯机械过速保护装置在水电厂的安装与应用[J].电力安全技术,2017,19(09):17-19.
[2]周凤娥.纯机械过速保护装置在安康水电厂的运用[J].内燃机与配件,2016(11):124-126.
[3]张殿祥.一种机械过速保护装置试验平台在水电厂的实践与应用[J].工程建设与设计,2015(06):128-129+132.
论文作者:叶国强
论文发表刊物:《防护工程》2018年第22期
论文发表时间:2018/11/29
标签：水电厂论文; 过速论文; 保护装置论文; 机组论文; 机械论文; 紧固论文; 参数论文; 《防护工程》2018年第22期论文;