一种水轮发电机组过速保护装置及保护方法与流程

1.本发明属于水轮机运行技术领域，特别涉及一种水轮发电机组过速保护装置及保护方法。


背景技术：

2.机械过速保护系统在水电站应用范围较广，可用于额定转速为50r/min-2500r/min、主轴直径为100mm-2500mm内的轴流式、混流式、贯流式、冲击式水轮发电机组。
3.目前，水轮发电机组过速保护装置是采用将离心飞摆通过安装环固定在水轮发电机组的大轴上，随机组的转动而旋转。例如公开号为cn2413141y的中国专利申请，即采用了离心飞摆的结构设计进行过速保护，当水轮发电机组转速达到或超过设定的机械过速保护动作值时，离心飞摆因离心力大于弹簧的预紧力而向外移动，撞击固定在大轴边上距离心飞摆3mm处的液控阀的触动臂，使得过速保护装置动作，过速保护装置位置反馈信号直接传送至监控系统水机后备保护plc，触发水机后备保护流程和落门流程，使水轮发电机组紧急停机。
4.目前的水轮发电机组过速保护装置的反馈信号直接送至监控系统水机后备保护plc，触发水机后备保护流程和落门流程，存在因机械过速装置位置反馈节点误动或机械过速装置误动导致的单点误动出口造成非计划停运的风险隐患，不利于水电站的安全稳定运行。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出一种水轮发电机组过速保护装置，该装置在现有的机械过速保护装置的基础上，增加了液压过速保护装置，进一步提高了水电站运行的安全性，可有效避免因机械过速保护装置误动作导致水轮机组非计划停运的事故发生。
6.本发明的技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种水轮发电机组过速保护装置，包括机械过速保护装置，所述机械过速保护装置包括安装在水轮发电机组主轴上的离心飞摆，所述离心飞摆与主轴之间通过预紧弹簧连接，还包括固定设置在所述主轴外侧3mm处的液控阀，所述液控阀上设置触动臂，当所述主轴转速大于预定值时所述离心飞摆撞击触动臂，使液控阀的出油口与压力油接口分离而与回油口联通，所述液控阀的位置反馈节点与lcu水机后备保护盘柜电连接，所述出油口连接事故配压阀液控装置，还包括液压过速保护装置，所述液压过速保护装置包括连接在所述出油口与事故配压阀液控装置之间的油路上的压力开关，所述压力开关与lcu水机后备保护盘柜电连接。
7.优选的，所述压力开关的前端连接截止阀。
8.本发明还提供了一种水轮发电机组过速保护方法，包括以下步骤：s1在机械过速保护装置的液控阀与事故配压阀液控装置之间的油路上连接一个机械式压力开关；
s2将压力开关的开关量信号和液控阀的位置反馈信号同时接入机组lcu水机后备保护盘柜的di采集点中；s3优化水机后备停机保护逻辑，当机械过速保护装置和液压过速保护装置同时反馈信号时，lcu水机后备保护盘柜启动紧急停机程序；s4优化水机后备落门保护逻辑，当机械过速保护装置和液压过速保护装置同时反馈信号时，lcu水机后备保护盘柜启动落门程序。
9.优选的，所述压力开关前端连接截止阀。
10.优选的，所述压力开关采用快速测压接头安装。
11.优选的，所述压力开关的开关量信号和液控阀的位置反馈信号接入机组lcu水机后备保护盘柜不同的di采集点中。
12.相比于现有技术，本发明具有以下有益效果：1、本发明提供的一种水轮发电机组过速保护装置，在机械过速装置的控制油路上增设一个压力开关，用于监测其液压回路状态，通过该压力开关的信号可以判断机械过速装置本体是否动作，有助于定位判断是否出现机械过速装置位置反馈节点误动的故障。
13.2、本发明提供的一种水轮发电机组过速保护方法，通过机械过速保护装置中液控阀的位置反馈信号和液压过速保护装置的压力开关反馈信号双重冗余后触发水机后备机械过速保护流程，不仅可以有效避免因机械过速装置反馈节点误动或机械过速装置误动导致的单点误动出口造成非计划停运的风险隐患，而且不影响机械过速保护动作的可靠性，更有利于水电站的安全稳定运行，将水电站运行的安全等级进一步提高。
14.3、本发明实施时，只需要在现有的运行系统中，接入压力开关和附属配件，改造成本低。
附图说明
15.图1是现有的机械过速保护装置的液压系统示意图。
16.图2是本发明的液压系统示意图。
17.上述附图中：1、主轴；2、离心飞摆；3、预紧弹簧；4、液控阀；5、触动臂；6、位置反馈节点；7、lcu水机后备保护盘柜；8、事故配压阀液控装置；9、压力开关；10、截止阀。
具体实施方式
18.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.参考图1-图2，作为本发明的一种优选实施例，本实施例提供一种水轮发电机组过速保护装置，包括机械过速保护装置，所述机械过速保护装置包括安装在水轮发电机组主轴1上的离心飞摆2，所述离心飞摆2与主轴1之间通过预紧弹簧3连接，还包括固定设置在所述主轴1外侧3mm处的液控阀4，所述液控阀4上设置触动臂5，当所述主轴1转速大于预定值时所述离心飞摆2撞击触动臂5，使液控阀4的出油口a与压力油接口p分离而与回油口t联通，所述液控阀4的位置反馈节点6与lcu水机后备保护盘柜7电连接，所述出油口a连接事故
配压阀液控装置8，还包括液压过速保护装置，所述液压过速保护装置包括连接在所述出油口a与事故配压阀液控装置8之间的油路上的压力开关9，压力开关9为g1/2"外螺纹，耐压等级10mpa，所述压力开关与lcu水机后备保护盘柜7电连接。
20.参阅附图1，液控阀有三个接口，水轮机组正常工作时，压力油由进油口p进入，流经液控阀后从压力油出油口a出来，此时出油口a带压；当液控阀的触动臂被触动后，液控阀立即切换，压力油出油口a与进油口p管路通道被液控阀关闭，该控制油路切换至回油管路，压力油出油口a后端的压力会迅速下降至接近0mpa，同时液控阀将出油口a管路切换到与回油口t连通，液控阀的位置反馈节点将位置信号发送到lcu水机后备保护盘柜7，lcu水机后备保护盘柜7控制启动紧急停机程序和落门程序，使水轮机组停机，以保护机组安全。但在实际运行过程中，液控阀的位置反馈节点存在单点误动情形，该情形下会导致非计划停机，即在不存在运行安全隐患时也出现了机组停机，这样会导致系统性问题。
21.在上述实施例中，在现有的机械过速保护装置中增加了液压过速保护装置，出油口a与事故配压阀液控装置8之间的油路上连接压力开关9,压力开关9监测出油口a与事故配压阀液控装置8之间的油路压力，当油路压力骤降时，向lcu水机后备保护盘柜7发送信号，与此同时，液控阀的位置反馈节点发送液控阀位置信号，lcu水机后备保护盘柜7在双重信号冗余后控制启动紧急停机程序和落门程序，当液控阀的位置反馈节点单点误动发出错误的位置信号时，由于压力开关不会发送信号，该情形下lcu水机后备保护盘柜7不会启动紧急停机程序和落门程序，这样就有效防止了液控阀的位置反馈节点单点误动导致的非计划停机。
22.在一些优选实施例中，为了便于更换和维护压力开关，在所述压力开关的前端连接截止阀10。
23.本发明还提供了一种水轮发电机组过速保护方法，包括以下步骤：s1在机械过速保护装置的液控阀4与事故配压阀液控装置8之间的油路上连接一个机械式压力开关9；s2将压力开关9的开关量信号和液控阀4的位置反馈信号同时接入机组lcu水机后备保护盘柜7的di采集点中；s3优化水机后备停机保护逻辑，当机械过速保护装置和液压过速保护装置同时反馈信号时，lcu水机后备保护盘柜7启动紧急停机程序；s4优化水机后备落门保护逻辑，当机械过速保护装置和液压过速保护装置同时反馈信号时，lcu水机后备保护盘柜7启动落门程序。
24.在一些优选实施例中，为了便于更换和维护压力开关，在所述压力开关的前端连接截止阀10。
25.在一些优选实施例中，为了便于快速安装和更换压力开关9，所述压力开关9采用快速测压接头安装。
26.在一些优选实施例中，所述压力开关的开关量信号和液控阀的位置反馈信号接入机组lcu水机后备保护盘柜7中不同的di采集点中，这样分别接收压力开关的开关量信号和液控阀的位置反馈信号，以保证两个信号充分冗余。
27.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技
术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。