摘要：水轮发电机组是水电站的关键性设备，由于发电机转速过快而引发的飞逸时有发生。基于此种背景，本文介绍了机械液压过速保护系统的作用、特点、工作原理及使用注意事项，对此系统当前的应用情况进行了分析，并在文章最后介绍了一种性能优良的机械液压过速保护装备。
关键词：水电站；水轮发电机；机械液压系统；过速保护
引言：随着水电站建设环境的不同，水的流速也会存在一定的差距。在一些较为特殊的情况下，水力发电机组的转速可能会大幅度超过标准值，造成事故的发生。因此，人们对发电机组过速保护设备的关注度越来越高，机械液压过速保护系统具有非常高的保护性能，可以有效的避免过速故障的发生。
1水电站中机械液压过速保护系统的作用
1.1在水电站的设计过程中，发电机组的保护系统设计是重中之重。在水电站进行发电的工作中，时常会出现发动机转子速度过快的问题。在发生这种情况时，通常是使用专用设备调速器进行调整。如果调速器已经不能够控制，发电机转子的速度没有降低到正常的水平，这时发电机组的转速监测设备就发出信号启动过速保护系统，将发电机组的进水管道封闭使转子停止，达到对水电站发电机组的保护效果。根据当下的实际应用情况，国内的水电站大部分使用的都是电气控制过速保护系统，它是一种电气自动化控制系统，可以使用计算机监测，但是此系统必须依靠专用的发电机测速设备，如果测速设备发生故障的同时又发生过速问题，则此系统将无法起到保护效果。
1.2电气控制过速保护系统在运行工作时需要使用电能，因此如果水电站的供电出现问题，也会导致此系统无法起到有效的保护作用。在水电站的实际运行工作中，发电机组过速是非常严重的问题，不尽快处理就极可能导致大型飞逸事故，不仅会使企业出现经济损失，还会对工作人员的人身安全造成威胁。机械液压过速保护系统具有操作简单、建造便捷、成本低廉以及其它多种性能优势，最重要的一点是，机械液压过速保护系统在进行保护工作时，不需要配备电能供应设备，所以在水电站中具有非常好的应用前景。而且机械液压过速保护装置不需要使用专用设备对发电机的转速进行监测，而是使用其系统自带的离心探测设备进行转速监测，如果发电机组的转速过快，保护系统就会控制启动液压设备以封闭进水管道，使转子停止转动，有效防止水电站发电机组飞逸事故，提高水电站运转的安全性。
2机械液压过速保护系统工作原理特点
2.1离心探测器
离心探测器的主要作用是实时的监测发电机组的运转速度，通常会放置在大型发电机组的旋转主轴上。离心探测器内会安装一个压力弹簧，主轴在旋转时会产生一个离心力给弹簧施加压力。在发动机组的运转速度与标准值相符时，所产生的离心力相对较小，所以压力弹簧不会产生剧烈变化，这时的过速保护系统不会启动。
2.2切换阀
随着发电机组转速的提升，离心力也会不断的增大，当压力弹簧所承受的压力达到一定值时，弹簧会被大幅度压缩，从而使与其相连的活动柱塞发生位移撞击切换阀，然后激发过速保护系统。在系统被激活的情况下，随着切换阀的变化，从而改变液压系统压力油的流动方向，使配压阀的进出口产生压力差距，推动其移动连通液压管道，然后压力油会继续流动进入导叶接力器，激活接力器就会落下水闸并关闭导叶，最终完成发电机组的关闭。在进行这个过程的同时，机械液压过速保护系统会向水电站的监控系统发出信号，以提示技术人员发电机组出现故障，以便及时处理，降低损失。
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3机械液压过速保护系统的注意事项
在安装最开始要注意的是，在安装离心探测器、切换阀和活动柱塞时，各器件之间的距离应该要与生产厂家的安装标准相符合，切换阀安装方向要与系统设计的规定方向相符，避免发动机组发生过速问题时，保护系统的激发失效。随着发电机组安装环境以及尺寸规格的不同，其转速也存在着一些区别，如果发电机组规定的旋转速度过低，在发生过速问题时产生的离心力也会很小，有可能无法压缩弹簧。所以对于此类发电机组，在进行离心探测器的安装时，要特别注意安装的位置，如果安装的位置与设计有所偏差，就可能导致离心探测器在工作时不仅需要承受离心力，还需要负担重力，最终造成保护系统的失灵。在正常的情况下，如果安装离心探测器的位置是发电机组主轴的上方，则离心探测器所受到的重力以及离心力的方向正好相反，会发生力的相互抵消，安装位置越靠近正上方则抵消的越明显，因此，正确的离心探测器安装位置应该是发电机主轴的垂直下方，使离心力和重力的作用方向相同，可以相互叠加，这样保护系统才可以被正常的激活。安装机械液压过速保护系统的工序全部结束后，应在没有水力输送的状态下进行模拟试验，观察保护系统能否正常的运转，各部分的动作是否存在问题，以确保在发生发电机组过速问题时，能够起到有效的保护效果。如果是在平时对发电机组检修时，将离心探测器从发电机组主轴上拆除后再安装，也需要进行模拟试验[1]。在机械液压过速保护系统被激活以后，技术人员必须去手动关闭，才可以还原回初始的待机状态。
4国内的机械液压过速保护系统应用状况
上世纪50年代，机械制造一直是我国的发展重点，随着近年来人们对于机械自动化关注度的提高，现代水电站设计也在向着无人自动化控制的方向努力着。由于传统的过速保护系统已经不能很好的满足现代水电站的需要，所以新型过速保护系统的出现非常重要。机械液压过速保护系统由于其设计合理、运行可靠、性价比高等诸多优势，而且此系统可以在没有电能供应和无人看管的情况下独立的完成对发电机组的转速监测及安全保护工作，所以在现代化水电站的设计建设过程中被广泛的使用。自改革开放来，国内及国外市场的交流沟通日益增多，很多国外的机械液压过速保护产品进入了我国的市场，并由于其较为先进的生产技术，迅速的占领了一部分国内市场，对国产产品的销售造成了一定的冲击[2]。虽然进口设备的技术较为领先，但也存在着一定的缺陷，例如进口设备在和我国的水力发电机组进行对接时，可能会存在着一定不匹配，造成安全隐患。而且使用进口设备的经济成本较高，如果出现故障，进行维修也非常麻烦。在这种背景下，我国相关的装备制造企业应该积极研发高性能的机械液压过速保护设备，降低国内水电站对进口产品的依赖性，增加国内企业的经济收益。
5JBX机械液压过速保护设备
JBX机械液压过速保护设备集成了国内外同类产品的优势。该机械液压过速保护系统主要由过速探测器、过速保护器组成，属于大型旋转设备的纯机械无源过速保护装置[3]。当发电机组转速过高达到设定值的时候，同时水电站转速信号装置与调速系统出现故障无法暂停发电机组运行，JXB机械液压过速保护设备就可以通过油压装置油压切换油路，利用液压系统暂停发电机组运行，避免飞逸事故的发生。
结语：
综上所述，机械液压过速保护系统具有多种性能优势，可以在多种情况下进行发电机组的过速保护，保证了发电机组的正常运行，有效避免了事故的发生，降低了过速故障的发生率，保护了技术人员的人身安全，提升了发电企业的经济收益。
参考文献：
[1]刘聪. 机械液压过速保护系统在水电站中的应用研究[J]. 中国新技术新产品,2014(11):142-143.
[2]余后培. 官地水电站机械液压过速保护系统应用探析[J]. 科技展望,2016,26(17):122.
[3]方仲超,杨继承. 宝珠寺水电站水轮发电机组纯机械过速保护系统改造[J]. 西北水电,2018(01):73-76.
论文作者:王远
论文发表刊物:《电力设备》2018年第27期
论文发表时间:2019/3/12
标签：过速论文; 机组论文; 水电站论文; 系统论文; 液压论文; 机械论文; 探测器论文; 《电力设备》2018年第27期论文;