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飛來峽電站機(jī)組轉(zhuǎn)速信號(hào)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(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年06月07日
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電機(jī)技術(shù)
耒峽電站柵組轉(zhuǎn)速信號(hào)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(yuǎn) 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(jī)組的測(cè)速裝置， 強(qiáng)調(diào)了機(jī)組轉(zhuǎn)速信號(hào)在整個(gè)
機(jī)組開停機(jī)過程中的重要性，并通過事故預(yù)想作進(jìn)一步分析和闡述。
關(guān)鍵詞齒盤測(cè)速殘壓測(cè)速軸承高壓油泵安全回路
0引言
飛來峽水利樞紐水輪機(jī)為燈泡貫流式水輪機(jī)，
機(jī)組額定轉(zhuǎn)速為83．33 r／min， 機(jī)組轉(zhuǎn)速信號(hào)對(duì)機(jī)組
的控制起著重要的作用， 轉(zhuǎn)速信號(hào)的可靠性關(guān)系到
機(jī)組的安全運(yùn)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(jī)組開停過程中，
機(jī)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(huì)出現(xiàn)干摩擦， 并在較長時(shí)間停機(jī)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(bǔ)充供油，
在低轉(zhuǎn)速下形成強(qiáng)迫油膜。其中1％～90％ 的額定轉(zhuǎn)
速的采樣取自于發(fā)電機(jī)齒盤測(cè)速和發(fā)電機(jī)殘壓測(cè)
速。
1轉(zhuǎn)速信號(hào)的采樣
機(jī)組轉(zhuǎn)速信號(hào)可用于機(jī)組同期、勵(lì)磁， 以及燈
泡貫流式水輪穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的負(fù)荷調(diào)整。轉(zhuǎn)速信號(hào)的
好壞直接關(guān)系到整個(gè)控制系統(tǒng)的精度、穩(wěn)定性以及
有關(guān)的動(dòng)態(tài)特征， 因此對(duì)于采集的原始轉(zhuǎn)速信號(hào)必
須經(jīng)調(diào)整、濾波后輸入到控制回路， 并采用相對(duì)、
絕對(duì)值兩種形式進(jìn)行顯示。
由發(fā)電機(jī)取得的機(jī)組轉(zhuǎn)速信號(hào)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(jì)算
后產(chǎn)生的最終調(diào)節(jié)信號(hào)， 經(jīng)D／A轉(zhuǎn)換， 將電信號(hào)轉(zhuǎn)
換為液壓信號(hào)， 再經(jīng)主配閥的進(jìn)一步放大， 推動(dòng)接
力器， 改變導(dǎo)水葉的開度， 即改變了機(jī)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(jī)組轉(zhuǎn)速信號(hào)采樣的過程
2測(cè)速裝置
飛來峽電站的調(diào)速器測(cè)頻回路采用齒盤測(cè)速和
殘壓測(cè)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(shí)， 采用齒盤測(cè)速； 當(dāng)達(dá)到76％ 額
定轉(zhuǎn)速以后采用殘壓測(cè)速。
2．1齒盤測(cè)速裝置
齒盤測(cè)速的信號(hào)產(chǎn)生機(jī)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(jī)組轉(zhuǎn)速恒定不變的情況下， 信號(hào)周期將受齒邊
距及機(jī)組振動(dòng)的影響， 齒盤加工精度決定了其測(cè)量
精度，具有隨機(jī)性和一次確定性， 而且不能通過加
快計(jì)數(shù)頻率來提高測(cè)量精度。
在飛來峽機(jī)組中， 我們采用了雙探頭信號(hào)疊加
檢測(cè)機(jī)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(cè)速波形簡圖
2006年7期四圓圈髓
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電機(jī)技術(shù)
性完全相同的信號(hào)， 信號(hào)周期仍受齒盤加工的影
響。由于檢測(cè)回路中存在信號(hào)轉(zhuǎn)換電路， 可得到圖
2所示的波形， 盡管該信號(hào)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(cè)速方式
就從物理的角度擺脫了機(jī)械加工的限制。另外雙探
頭還可以起互為備用作用， 保證測(cè)速裝置的可靠
性。
2．2殘壓溯速裝置
殘壓測(cè)速是調(diào)速器所采用的一種測(cè)頻形式， 測(cè)
頻信號(hào)取自發(fā)電機(jī)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(jī)端發(fā)生短路時(shí)， 其殘
壓值仍可保證測(cè)頻回路的正常工作。
3測(cè)速信號(hào)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(dāng)電廠廠用電完全消失
時(shí)， 交流泵不能正常工作， 而直流泵還可以正常運(yùn)
行， 這樣可以保證機(jī)組能夠正常停機(jī)。油泵主備輪
換由順控模塊內(nèi)部通過程序設(shè)定自動(dòng)切換。在開停
機(jī)過程中， 交、直流泵之間運(yùn)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(yùn)行回路采用硬布線的方
式啟動(dòng)軸承高壓油泵。如果當(dāng)模塊沒有發(fā)出高壓油
泵啟動(dòng)信號(hào)時(shí)， 緊急運(yùn)行回路仍可保證軸承高壓油
泵啟動(dòng)的可靠性， 在機(jī)組起停時(shí)， 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(dòng)軸承高壓油泵形成強(qiáng)迫油
膜， 保證機(jī)組在不正常的情況下能夠正常停機(jī)或者
能繼續(xù)正常運(yùn)行， 防止出現(xiàn)干摩擦， 避免燒瓦的重
大事故。+GA-K0803是一個(gè)復(fù)位的輔助接點(diǎn)， 當(dāng)機(jī)
組達(dá)到90％ 的額定轉(zhuǎn)速時(shí)， 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(shí)+G A -
K0803輔助接點(diǎn)閉合， 安全回路退出運(yùn)行， 如圖3。
圖3 安全回路控制圖
停機(jī)狀態(tài)
運(yùn)行狀態(tài)
如在停機(jī)狀態(tài)下出現(xiàn)轉(zhuǎn)速大于1％ 的額定轉(zhuǎn)速
或機(jī)械制動(dòng)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(huì)自動(dòng)啟動(dòng)； 反之， 直
流泵啟動(dòng)。若直流泵不處于主用位置而發(fā)電機(jī)導(dǎo)軸
承或者水輪機(jī)導(dǎo)軸承頂起油壓不正常， 則直流泵延
時(shí)5s啟動(dòng)(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(shí)繼電器
+GA-K0l82勵(lì)磁，相應(yīng)的觸點(diǎn)延時(shí)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(shí)， 安全回路
都動(dòng)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(gè)電調(diào)跳
閘繼電器的一個(gè)輔助接點(diǎn)， 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(hào)等。
圖4 安全回路控制圖
手動(dòng)回路
緊急狀態(tài)下
不延時(shí)啟泵
緊急狀態(tài)下
延時(shí)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(hào)在安全回路中的重要性
齒盤測(cè)速能直接反映機(jī)組轉(zhuǎn)速信號(hào)， 不受機(jī)組
失磁失步的影響， 而殘壓測(cè)速間接反映機(jī)組轉(zhuǎn)速，
受電氣制動(dòng)的影響， 在停機(jī)過程中消失過快， 不能
正確反映機(jī)組轉(zhuǎn)速。因此， 調(diào)速器在轉(zhuǎn)速低于76％
的額定轉(zhuǎn)速時(shí)， 采用齒盤測(cè)速； 當(dāng)達(dá)到76％ 額定轉(zhuǎn)
速以后采用殘壓測(cè)速。
在機(jī)組開停過程中， 機(jī)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(huì)出現(xiàn)干摩擦，
并在較長時(shí)間停機(jī)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(bǔ)充供油， 在低
轉(zhuǎn)速下形成強(qiáng)迫油膜。當(dāng)機(jī)組在長時(shí)間停機(jī)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(dòng)現(xiàn)象， 當(dāng)電廠的兩套齒盤測(cè)速
出現(xiàn)故障， 而這時(shí)機(jī)組大軸有蠕動(dòng)轉(zhuǎn)速或者是低轉(zhuǎn)
速運(yùn)行時(shí)， 殘壓測(cè)速測(cè)不到其轉(zhuǎn)速， 輸出轉(zhuǎn)速為零，
假如沒有這個(gè)電調(diào)跳閘的輔助接點(diǎn)， 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(yán)重事
故。若沒有任何轉(zhuǎn)速信號(hào)， 機(jī)組檢測(cè)不到大軸是否
轉(zhuǎn)動(dòng)， 萬一機(jī)組轉(zhuǎn)速在1％ ～90％ 的整定范圍內(nèi)， 而
這時(shí)軸承高壓油泵不投入， 必會(huì)引起機(jī)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(jī)組安全的重要設(shè)備， 在
機(jī)組控制中起著舉足輕重的作用， 其測(cè)速裝置的安全
可靠性對(duì)軸承高壓油泵的安全可靠運(yùn)行具有重要的意
義。飛來峽機(jī)組經(jīng)過五六年的運(yùn)行， 證明機(jī)組軸承高
壓油泵控制設(shè)計(jì)合理， 運(yùn)行可靠， 安全穩(wěn)定。
參考文獻(xiàn)
【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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