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机械液压制动刹车系统在抽蓄电站的分析研究

[摘要]机械液压制动系统是抽水蓄能发电电动机组的重要组成部分，该系统的可靠运行对于机组的安全稳定运行具有重要的意义。本文主要说明机械液压制动刹车系统在宝泉电站机组发电机组启停机过程制动控制和机组停机状态下的蠕动控制中的应用。

[关键词]发电电动机机械刹车制动控制

1前言

随着抽水蓄能电站的发展，抽水蓄能机组的调峰填谷作用日益明显，对机组的可靠性要求也将更高。宝泉电站机组启机过程中机械刹车异常将导致机组正常停机，停机过程中机械刹车异常将导致机组紧急停机，机组无法达到备用状态，影响机组正常启停。同时机组运行过程中，机械液压制动系统误投，将会造成设备损坏，降级机组运行的可靠性。由此可见机械刹车在机组运行过程中有着非常重要的作用。

2机械液压制动系统组成

宝泉电站发电电动机机配置有一套机械液压制动装置，该装置由一套油站系统、两个制动卡钳和一个制动盘组成，通过油压操作4块制动闸瓦来实现制动。油站系统包括一个交流油泵、一个蓄能器、过滤器相关阀门、自动化元件、控制系统等。正常情况下，机械制动系统处于自动控制方式，蓄能器内始终保持一定压力。制动油回路共设置4个压力开关PS，其中631SP用于监测油回路压力；641SP用于监测机械制动器内部压力；661SP用于启动油泵；671SP用于停泵。泵的出口设置有压力释放阀VQ，其整定值为40bar，当压力大于40bar时，该阀导通泄压。具体见图1。

3机械液压制动系统动作逻辑

1）投退及闭锁条件分析

正常或机械停机时，当机组转速下降至5%额定转速时投入机械制动装置，转速为零时机械制动退出。如果异常情况下（如推力和上导轴承油温过高或油位过低、下导轴承油温过高或油位过低或交流及直流注油泵故障）可在25%额定转速时采取措施投机械制动装置。同时当电气制动不能投入且转速低于35%额定转速时，在必要的情况下可以采取措施手动方式投入机械制动。

为保障机械液压制动系统运行安全，在监控组态内设置了投入动作闭锁条件。当机组正常停机或机械停机的次数在1小时内达到4次时，监控将在机组第4次停机时闭锁投入电气制动和机械制动，并且以第4次停机时的时间开始计时，延时50分钟后，才能在机组再次停机（正常停机或机械停机）时投入电气制动和机械制动。闭锁逻辑见图2。

2）机械刹车动作过程分析

投刹车时先由机械刹车压力油泵501PO给刹车的油回路打压，打压完成后油泵停下。由机械刹车投入电磁阀651EL和机械刹车退出电磁阀652EL控制刹车的投退，投刹车时651EL和652EL同时励磁，退刹车时651EL和652EL同时失磁。

4机械液压制动系统存在的问题及改进措施

抽水蓄能机组在电网中的作用日益明显，机组运行时间和运行强度明显增大，对机械液压制动系统的稳定性和可靠性要求更高。根据机械液压制动系统运行情况，梳理发现机械液压制动系统存在以下问题：

1）制动实际时间接近与组态设定值，机组停机时存在制动超时报警风险。

监控机械刹车制动超时报警时间设定为120s，实际机械刹车制动时间接近该设定值。考虑到不同工况下机械制动时间存在一定差异，为避免机组在停机过程中由于机械刹车制动超时导致机组停机过程中出现报警。综合分析机组运行情况，对机组的启停机流程进行优化，将机组停机流程中机械刹车制动超时报警时间由120s延长为130s，以便提高机组运行的健康水平。如图3：

2）机械刹车投入监控程序设置不合理，在机组转速大于25%时可能发生误投入的可能，对发电机集电环内设备造成损坏。

通过分析考虑，对设置不合理的机械刹车投入判定条件进行修改，防止机械刹车在机组转速大于25%时误投入。对机械刹车投入信号0*GAL_651EL_DO_ON前端增加三个判定条件：机组转速小于25%（016SC_DI_DET）且机组转速不大于25%（021SC_DI_DET取反）且调速器T-ADT运行正常（001mC_DZ_F0），这样使得机械刹车不会在机组高速运行过程中投入，造成发电机集电环内设备造成损坏。如图4。

5改造后优点分析

1）机械刹车动作设定值修订后，通过运行分析，各工况下在未出现过机械刹车动作超时报警，机械液压制动系统运行稳定，机组的启停安全性得到了保障，提升机组启停成功率。

2）机械液压制动系统监控组态动作判定条件和硬布线控制回路的完善，提升机械液压制动系统动作的可靠性和安全性，降低了误投风险，防范发电机集电环内设备损坏。

3）经过运行分析，异动后的机组机械液压制动系统的实际制动能力并未下降，而运行的故障率明显下降，机械刹车动作效率得到加强。

6结束语

机械液压制动系统对机组安全稳定运行有着非常重要的作用。日常运维过程中，应重点关注机械液压制动系统各部件检查维护工作，定期开展机械液压制动系