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飛來峽電站機組轉(zhuǎn)速信號在軸承高壓油泵安全回路中的應(yīng)用

文檔作者：戴峰文檔來源：廣東省飛來峽水利樞紐管理局		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年06月07日
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電機技術(shù)
耒峽電站柵組轉(zhuǎn)速信號在軸甬高壓油泵
安全回路巾的應(yīng)用
戴峰
(廣東省飛來峽水利樞紐管理局， 廣東清遠 5兒825)
[摘要]通過介紹和分析飛來峽軸承高壓油泵安全控制回路及機組的測速裝置， 強調(diào)了機組轉(zhuǎn)速信號在整個
機組開停機過程中的重要性，并通過事故預(yù)想作進一步分析和闡述。
關(guān)鍵詞齒盤測速殘壓測速軸承高壓油泵安全回路
0引言
飛來峽水利樞紐水輪機為燈泡貫流式水輪機，
機組額定轉(zhuǎn)速為83．33 r／min， 機組轉(zhuǎn)速信號對機組
的控制起著重要的作用， 轉(zhuǎn)速信號的可靠性關(guān)系到
機組的安全運行。
飛來峽水利樞紐潤滑油系統(tǒng)可分為軸承潤滑油
系統(tǒng)和高壓力油潤滑油系統(tǒng)。在機組開停過程中，
機組處于1％ 一90％ 的額定轉(zhuǎn)速期間， 為保證在此
轉(zhuǎn)速期間不會出現(xiàn)干摩擦， 并在較長時間停機后，
在軸承內(nèi)能提供最小油膜厚度， 本電站設(shè)立了高壓
油系統(tǒng)， 其高壓油泵直接向軸承跑合面補充供油，
在低轉(zhuǎn)速下形成強迫油膜。其中1％～90％ 的額定轉(zhuǎn)
速的采樣取自于發(fā)電機齒盤測速和發(fā)電機殘壓測
速。
1轉(zhuǎn)速信號的采樣
機組轉(zhuǎn)速信號可用于機組同期、勵磁， 以及燈
泡貫流式水輪穩(wěn)態(tài)運行時的負荷調(diào)整。轉(zhuǎn)速信號的
好壞直接關(guān)系到整個控制系統(tǒng)的精度、穩(wěn)定性以及
有關(guān)的動態(tài)特征， 因此對于采集的原始轉(zhuǎn)速信號必
須經(jīng)調(diào)整、濾波后輸入到控制回路， 并采用相對、
絕對值兩種形式進行顯示。
由發(fā)電機取得的機組轉(zhuǎn)速信號與參考值比較，
取得一差值， 送入電氣調(diào)速器的PLC， 經(jīng)PID計算
后產(chǎn)生的最終調(diào)節(jié)信號， 經(jīng)D／A轉(zhuǎn)換， 將電信號轉(zhuǎn)
換為液壓信號， 再經(jīng)主配閥的進一步放大， 推動接
力器， 改變導(dǎo)水葉的開度， 即改變了機組的出力或
轉(zhuǎn)速， 從而起調(diào)節(jié)的作用(如圖1)。
收稿日期：2006·03·22
圖1 機組轉(zhuǎn)速信號采樣的過程
2測速裝置
飛來峽電站的調(diào)速器測頻回路采用齒盤測速和
殘壓測速兩種方式。一般來說， 調(diào)速器在轉(zhuǎn)速低于
76％ 的額定轉(zhuǎn)速時， 采用齒盤測速； 當達到76％ 額
定轉(zhuǎn)速以后采用殘壓測速。
2．1齒盤測速裝置
齒盤測速的信號產(chǎn)生機理可以簡單地理解為齒
切割磁力線， 從而產(chǎn)生周期依據(jù)轉(zhuǎn)速變化的方波，
在機組轉(zhuǎn)速恒定不變的情況下， 信號周期將受齒邊
距及機組振動的影響， 齒盤加工精度決定了其測量
精度，具有隨機性和一次確定性， 而且不能通過加
快計數(shù)頻率來提高測量精度。
在飛來峽機組中， 我們采用了雙探頭信號疊加
檢測機制， 如圖2。
雙探頭T1、T2得到兩組除相位不同外， 其余特
Tl t2
嗣嗣探頭
。廠] r_]廠-] r_]
他 廠_] 廠_]．廠_] 廠_]
疊 廠_]廠_]廠-]廠_]
圖2 雙探頭齒盤測速波形簡圖
2006年7期四圓圈髓
維普資訊 http://www.cqvip.com
電機技術(shù)
性完全相同的信號， 信號周期仍受齒盤加工的影
響。由于檢測回路中存在信號轉(zhuǎn)換電路， 可得到圖
2所示的波形， 盡管該信號的周期與Tl、T2的安裝
間距成正比， 與轉(zhuǎn)速成反比。這樣， 齒盤測速方式
就從物理的角度擺脫了機械加工的限制。另外雙探
頭還可以起互為備用作用， 保證測速裝置的可靠
性。
2．2殘壓溯速裝置
殘壓測速是調(diào)速器所采用的一種測頻形式， 測
頻信號取自發(fā)電機出口TV， 它僅與頻率有關(guān)， 而不
受其波形和幅值的影響。在機端發(fā)生短路時， 其殘
壓值仍可保證測頻回路的正常工作。
3測速信號在軸承高壓頂起油泵中的應(yīng)用
樞紐軸承高壓油泵分為一交流泵和一直流泵，
由于直流電的可靠穩(wěn)定性， 當電廠廠用電完全消失
時， 交流泵不能正常工作， 而直流泵還可以正常運
行， 這樣可以保證機組能夠正常停機。油泵主備輪
換由順控模塊內(nèi)部通過程序設(shè)定自動切換。在開停
機過程中， 交、直流泵之間運行互鎖。
3．1軸承高壓油泵安全回路
高壓軸承油泵的緊急運行回路采用硬布線的方
式啟動軸承高壓油泵。如果當模塊沒有發(fā)出高壓油
泵啟動信號時， 緊急運行回路仍可保證軸承高壓油
泵啟動的可靠性， 在機組起停時， 轉(zhuǎn)速在l％ ～90％
的整定范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)速較低，單靠軸承潤滑不容易形
成足夠的油膜， 因此啟動軸承高壓油泵形成強迫油
膜， 保證機組在不正常的情況下能夠正常停機或者
能繼續(xù)正常運行， 防止出現(xiàn)干摩擦， 避免燒瓦的重
大事故。+GA-K0803是一個復(fù)位的輔助接點， 當機
組達到90％ 的額定轉(zhuǎn)速時， 由于轉(zhuǎn)速較大， 可以形
成足夠的油膜， 軸承潤滑可以滿足大軸正常工作的
條件， 因此可以退出軸承高壓油泵。此時+G A -
K0803輔助接點閉合， 安全回路退出運行， 如圖3。
圖3 安全回路控制圖
停機狀態(tài)
運行狀態(tài)
如在停機狀態(tài)下出現(xiàn)轉(zhuǎn)速大于1％ 的額定轉(zhuǎn)速
或機械制動閘已退出或?qū)~已不在全關(guān)位置， 若交
流泵在主用位置， 則交流泵會自動啟動； 反之， 直
流泵啟動。若直流泵不處于主用位置而發(fā)電機導(dǎo)軸
承或者水輪機導(dǎo)軸承頂起油壓不正常， 則直流泵延
時5s啟動(如圖4所示：+GA-K070l或+GA-K0702
失磁， 且轉(zhuǎn)速小于40％ 的額定轉(zhuǎn)速， 即延時繼電器
+GA-K0l82勵磁，相應(yīng)的觸點延時5S閉合， 即可以
86四圓2006年7期
啟泵)如圖3所示， 轉(zhuǎn)速在1％ ～90％ 時， 安全回路
都動作，+GA-K0803起到在啟停泵過程中高壓潤滑
和軸承潤滑相互切換作用。+GA-K0852是個電調(diào)跳
閘繼電器的一個輔助接點， 引起電調(diào)跳閘的原因有
很多， 如： 導(dǎo)葉傳感器、輪葉傳感器、導(dǎo)葉開度5％
的整定值且 =0， 或沒有任何轉(zhuǎn)速信號等。
圖4 安全回路控制圖
手動回路
緊急狀態(tài)下
不延時啟泵
緊急狀態(tài)下
延時啟泵
發(fā)導(dǎo)油壓不正
轉(zhuǎn)速小于40％
水導(dǎo)油壓不正
3．2轉(zhuǎn)速采樣信號在安全回路中的重要性
齒盤測速能直接反映機組轉(zhuǎn)速信號， 不受機組
失磁失步的影響， 而殘壓測速間接反映機組轉(zhuǎn)速，
受電氣制動的影響， 在停機過程中消失過快， 不能
正確反映機組轉(zhuǎn)速。因此， 調(diào)速器在轉(zhuǎn)速低于76％
的額定轉(zhuǎn)速時， 采用齒盤測速； 當達到76％ 額定轉(zhuǎn)
速以后采用殘壓測速。
在機組開停過程中， 機組處于1％～90％ 的額定
轉(zhuǎn)速期間，‘為保證在此轉(zhuǎn)速期間不會出現(xiàn)干摩擦，
并在較長時間停機后， 在軸承內(nèi)提供最小油膜厚
度， 其高壓油泵直接向軸承跑合面補充供油， 在低
轉(zhuǎn)速下形成強迫油膜。當機組在長時間停機過程
中， 若導(dǎo)葉存在一定的漏水， 水流沖擊輪葉、大軸
在很低轉(zhuǎn)速下有蠕動現(xiàn)象， 當電廠的兩套齒盤測速
出現(xiàn)故障， 而這時機組大軸有蠕動轉(zhuǎn)速或者是低轉(zhuǎn)
速運行時， 殘壓測速測不到其轉(zhuǎn)速， 輸出轉(zhuǎn)速為零，
假如沒有這個電調(diào)跳閘的輔助接點， 安全回路不起
作用， 軸承高壓油泵就不投入， 而在低轉(zhuǎn)速下油膜
是很難形成的， 這樣就很容易形成燒瓦等嚴重事
故。若沒有任何轉(zhuǎn)速信號， 機組檢測不到大軸是否
轉(zhuǎn)動， 萬一機組轉(zhuǎn)速在1％ ～90％ 的整定范圍內(nèi)， 而
這時軸承高壓油泵不投入， 必會引起機組的干摩
擦， 導(dǎo)致燒瓦的重大事故。
4結(jié)束語
軸承高壓油泵作為保證機組安全的重要設(shè)備， 在
機組控制中起著舉足輕重的作用， 其測速裝置的安全
可靠性對軸承高壓油泵的安全可靠運行具有重要的意
義。飛來峽機組經(jīng)過五六年的運行， 證明機組軸承高
壓油泵控制設(shè)計合理， 運行可靠， 安全穩(wěn)定。
參考文獻
【1】章迎春．飛來峽水利樞紐通信系統(tǒng)．重慶：電工技術(shù)，2005
(9)：1～2

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