机械液压过速保护系统在水电站中应用探讨

纯机械过速保护装置在水电厂的安装与应用刘飞飞，黄雪珺(安康水力发电厂，陕西 安康 725000)0 引言某水电厂是一座以发电为主，兼有航运、防洪、养殖、旅游等综合效益的大型水电枢纽工程，是陕西省最大的水电厂，隶属于国网陕西省电力公司。

该水电厂装有4台单机容量为200 MW的国产水轮发电机组，总装机容量800 MW,设计年发电量28.57亿kWh。

该水电厂于1975年筹建，1990年12月首台机组投产发电，1992年12月4台机组全部并网发电，1998年12月工程全部完工。

水电厂调速系统通过调节导叶开度控制过水流量的大小，从而实现对机组转速的调整。

当机组转速持续上升而调速器调速失灵时，机组通过转速过速信号装置发出过速信号，电气过速保护装置动作操作事故配压阀关闭导水机构，从而使机组停机。

但针对电气元器件本身发生故障或者电厂交直流电源因故障而消失的情况，从2015年开始，该水电厂结合机组检修对全厂4台机组加装瑞典图拉博(TURAB)纯机械过速保护器，防止电气过速保护无法动作时发生机组飞逸事故，保证机组运行和水电厂安全生产。

1 新装纯机械过速保护装置的必要性该水电厂水轮发电机组自1990年12月投入运行以来，一直未安装纯机械过速保护装置，机组过速保护系统主要依赖电气信号实现保护功能。

即由电气转速信号装置发出过速信号给机组LCU，机组LCU再发出电气执行信号给紧急停机阀和过速限制器，驱动液压回路关闭导叶。

在此过程中，众多电子、电气元件参与过速保护，不论哪个环节出现故障，都不能可靠保证机组紧急停机。

纯机械过速保护装置没有任何电子或电气设备，具有较高的可靠性，同时与电气过速保护装置形成互补，能够确保万无一失。

为了限制水轮机过速，加装的纯机械过速保护装置提供了最安全、可靠的保护屏障，极大降低了机组运行的安全风险。

2 TURAB纯机械过速保护装置的工作原理TURAB纯机械过速保护装置结构如图1所示，2个半法兰圆环安装在水轮机主轴上(主轴不需要为此进行特别加工)，过速摆(不锈钢制，安装在黄铜制的套筒内)安装在半法兰圆环之间，液压阀与过速摆外侧半法兰圆环之间的径向距离为d。

水电站中机械液压过速保护系统的应用分析摘要：随着我国经济的发展，水电站的数量越来越多，水电机组的相关保护工作中越来越多的问题凸显出来，所以当前对水电站发电机组的保护工作成为了水电站建设中的重点，本文主要介绍了水电站中机械液压过速保护系统的工作原理、保护作用和在我国水电站中应用分析。

关键词：水电站；机械液压过速保护系统；工作原理；应用；注意事项前言水电站发生飞逸事故是因为发电的过程中发电机组运行速度过高，但是没有对发电机组采取过速保护措施而产生的。

飞逸事故的发生会影响水电站的安全、正常运行，降低水电站的经济效益。

我国当前经济正在飞速发展，对电能的需求也在不断增加，水电站除了通过扩大规模，增加数量的方式增加发电量以外，还要在水电站运行机组运行过程中做好过速保护，保证水电站发电机组的正常工作，这样才不会降低工作效率，影响发电量。

本文主要就机械液压过速保护系统进行了分析，通过对其工作原理的分析了解其保护作用，同时结合在我国水电站的实际应用分析了应用过程中的注意事项。

1.机械液压过速保护系统及其工作原理分析机械液压过速保护系统是水电站发电机组中一种比较常见的保护系统，现在已经广泛的应用于水电站发电机组的保护。

通常机械液压过速保护系统是由离心探测器、切换阀、脱扣器和机械开关等四个部分组成，在进行水电站发电机组保护的过程中离心探测器主要是安装在保护发电机的大型旋转轴上，更好的对发电机组的运转速度进行检测，若发电机组的速度处于正常状态，那么离心探测器则会利用其弹簧和发电机组产生的离心力进行控制，将运转速度限定在一个合理的范围，并对发电机的大型旋转轴进行保护，一般这时候的机械液压过速保护系统还处于未激发状态，当发电机组的运行速度过大并超过了预订值时，离心探测器则不会利用弹簧和发电机组产生的离心力进行控制，在离心力的作用下，探测器位置会发生变化，带动柱塞撞击切换阀，来激活机械液压过速保护系统，让切换阀的状态发生改变，让压力油流动并在事故配压阀两侧形成压力差，让事故配压阀向着压力较小的一方移动，当压力油流向导叶接力器的时候可以触动导叶接力器的开关，通过导叶关闭让电气回路启动，切断水电站的闸门，让发电机组停止转动。

机械自动化技术在水利水电工程管理中的应用作者：郝相永来源：《人民黄河》2024年第03期水电是清洁可再生能源的重要来源，而有效的水利水电工程管理直接关系到能源的稳定供应，能够确保工程建设和运行的高效性、可靠性和安全性，对国家和地区的发展至关重要。

当前，随着全球对可持续发展和清洁能源的需求不断增加，水利水电工程规模也在不断扩大，工程管理更加复杂。

在此背景下，机械自动化技术的重要性逐渐展现。

机械自动化技术与现代管理理念的有机结合可以促进水利水电工程管理的全面和持续提升。

王玉梅著、吉林科学技术出版社出版的《水利水電工程管理与电气自动化研究》一书，对水利水电工程管理的各个关键环节及电气自动化技术的应用进行了系统分析和深入探讨。

书中首先着重分析了水利水电工程管理理论、合同管理和施工管理中的问题与解决方案，并强调了质量管理和信息系统构建的重要性；其次，深入探讨了机电技术、设备维护与运行异常处理，以及现代电气自动化的创新研究和技术应用；最后，通过对智慧数据平台、ＢＩＭ技术的应用分析，展示了如何利用智能化技术提升水利水电工程管理效率以及未来发展的方向。

整体而言，该书内容细致全面，对于推动水利水电工程管理的科学化、智能化发展具有重要意义，为行业发展提供了理论支撑和实践指导。

水利水电工程管理是指对水利水电工程进行规划、设计、建设、运行和维护的全过程管理，涵盖了从工程规划阶段到工程施工、投产及后续运行维护等各个阶段的管理工作。

水利水电工程具有多个显著特征，这些特征决定了其在基础设施领域的独特性和复杂性。

其一，水利水电工程项目规模通常较为庞大且复杂，涉及水利、水电等领域，需要考虑地理环境、水资源、能源和生态环境等多方面因素，因此这些项目的建设和运营需要严格遵循相关专业标准和法规；其二，水利水电工程往往具有长周期性，从规划、设计到建设和运营，整个周期可能需要数年甚至数十年，这意味着在整个生命周期内需要长期的规划、投资和管理，同时要考虑各种外部环境因素的影响，包括气候变化、水资源供给等；其三，水利水电工程涉及多方利益相关者和复杂利益格局，除了工程建设者和运营者，还牵涉政府部门、环保组织、当地社区等多个利益相关者，这些利益相关者可能对工程有着不同的期望和利益诉求，需要管理者协调各方利益，与各方保持沟通和合作，以确保工程建设的顺利进行和可持续发展；其四，水利水电工程建设可能对当地生态环境、水资源和生物多样性产生重大影响，管理者需要注重生态保护，采取可持续发展的措施，以确保工程建设对环境的损害最小，并尽可能回馈当地社区。

机械液压过速保护系统在水电站中的应用摘要:本文主要介绍了机械液压过速保护系统的原理特点、保护动作原因、动作后果处理及其在水电站中的重要作用。

该系统能够在电气测速系统故障或电源故障和调速器调速失灵同时发生的情况下,利用机组油压装置油压迅速地实现水轮发电机组停机，确保水轮发电机组运行安全。

关键词：液压过速保护、原理特点、动作原因、动作后果处理、作用引言机械液压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／rain、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。

我厂也于2005年开始全厂11台机组均先后安装该套系统，运行状况良好。

一、动作原因水电站水轮发电机组的转速由调速器进行调节。

当保护正常时，机组转速持续升高而调速器调速失灵时,测速信号装置会发出过速信号,操作事故配压阀关闭水轮发电机组的导水机构,使水轮发电机停机。

但如果此时转速信号装置故障,无法发出过速信号,或者电厂直流电源故障,无法操作事故配压阀,则机组的转速会继续升高直至机组发生飞逸事故,由此会给电站和电网带来较大的损失。

我厂采用的瑞典图拉博(TURAB)纯机械液压过速保护器可以有效地解决这一问题。

二、原理及结构特点机械过速保护装置由装在水轮发电机组上的过速环、控制阀和行程开关组成。

用于各式水轮发电机组在转速超过允许值时，发出停机信号，并同时使机组自动紧急停机，为机组运行提供可靠的过速保护装置。

过速摆安装在两个半圆法兰紧固圈之间，固定在水轮发电机组的大轴上，与大轴同步运转。

过速摆内的柱塞安装在黄铜腔室内。

由带预紧力的弹簧来完成过速保护动作的触发，当机组正常运行时，弹簧的弹力作用在离心摆块上，克服其离心力，使它处于相对静止状态。

当机组由于不正常操作而处于过速状态到预设过速保护动作值时，过速摆中的柱塞会随着转速增加，离心力大于弹簧的作用力，从黄铜腔室中压缩弹簧而伸出从而撞击液压阀的触动臂，使其放松对控制阀芯的控制，阀芯在弹簧力的作用下，实现对液压阀的油管压力的切换，迅速接通紧急停机油路，使机组主配压阀动作，从而迅速停机，达到过速保护的目的。

论水电站机械液压调速装置的技术改造摘要：机械液压调速装置是水电站工作过程中比较常用的调速装置，因为该装置属于老式产品并且科技含量相对较低，已经不能充分满足现阶段我国水电站的运营和发展要求。

基于此，为了有效适应农村水电技术的发展规划需求，需要针对水电站机械液压调速设备进行技术改造，以此来有效提高整个水电站工作的自动化控制水平。

关键词：水电站：调速器：技术改造：安全运行针对现阶段我国各大水电站当中比较常用的YT-3000型调速装置进行了分析和研究，该型号的调速装置为机械液压调速器，主要的构成为机械杠杆、吃摆以及缓冲器等，在整个构成结构上相对比较复杂，并且在工作过程中会存在一定的动作迟缓，测评的精确度相对较低，在后期的维护工作当中难度较大，并且存在较大的技术缺陷问题。

在最近几年的发展过程中，对该调速器的使用，已经产生了明显的调节能力下降，以及工作频率不稳定等问题，经常会出现丢步或者是失步等问题。

当电力系统当中产生跳闸事故的情况下，调速器不能及时的关闭水机导水叶，直接造成了机组出现不良的吃车事故。

当前阶段，该水电站的机械液压调速设备的工作性能已经无法满足机组的正常稳定工作和运行，进而造成了大量的经济损失，因此必须要针对液压调速装置实施技术改造。

1.水电站机械液压调速装置的技术改造目标现阶段在我国生产微机调速装置的生产厂商相对较多，并且在各种型号上也各不相同，但是在工作过程当中的原理是一致的，经过相关调查分析，以及和相关专业工作人员之间的技术交流沟通之后，有效结合了我国某水电站的具体工作情况展开了分析和调查，采用了BWT-1B型微机水轮调速装置来进行研究和改造。

改造工作中的主要方法是保留原调速器当中的主配压电阀和以下的机械液压装置环节，对主配压阀以上的控制系统来进行技术改进，如图1所示，由于不改变调速装置的机械环节和液压装置，因此在整个技术改造工作当中操作流程相对比较简单，将原调速器的控制箱和箱体内部的吃摆、马达、系统缓冲设备等相关构件进行清除，更换成微机控制调控装置，以此来有效实现整个机械液压调速装置的集成化特点。

水电机组机械液压过速保护装置基本技术条
件
机械液压过速保护装置是水电机组中的一项重要安全装置，用于监测和控制机械液压系统中的过速情况，保障机组的正常运行和安全性。

该装置的基本技术条件包括以下几个方面：
1. 超速检测：装置应具备高精度的超速检测功能，能够及时准确地监测机组运行速度，并在发现超过设定阈值的速度时及时报警或采取相应的控制措施。

2. 高可靠性：装置应具备高度的可靠性，能够在恶劣的环境条件下正常工作，并能够快速、准确地对机组的超速情况作出响应，以保证机组和设备的安全运行。

3. 灵敏度和稳定性：装置应具备高灵敏度和稳定性，能够对机组超速情况进行准确的检测，并排除误报和漏报的可能性，以确保装置的工作可靠性和真实性。

4. 自适应性：装置应具备一定的自适应性，能够根据机组的运行状态和负荷变化自动调节超速检测的阈值和保护控制策略，以适应不同工况下的超速情况。

5. 可编程性：装置应具备可编程功能，能够根据具体需求进行相应的参数设置和调整，以满足不同机组和工程的要求。

6. 可靠的报警和控制功能：装置应能够及时准确地向操作人员发出报警信号，并采取相应的控制策略，如切断机组的电力供应或采取其他保护措施，以防止机组超速造成的危害和损失。

水电机组机械液压过速保护装置的基本技术条件包括超速检测、可靠性、灵敏度和稳定性、自适应性、可编程性以及可靠的报警和控制功能。

通过满足这些技术条件，保护装置能有效保障水电机组的安全运行和设备的正常工作。

五强溪水电厂机械过速保护系统改造分析摘要：水轮发电机组过速保护系统主要是由事故配压阀和机械过速保护装置组成。

在机组发生过速时，避免水轮发电机组发生飞逸现象。

本文结合五强溪电厂现有机械过速保护装置的实际应用情况，提出改造思路与方案。

关键词：机械过速保护装置；技术改造；水轮发电机组1五强溪水电厂现有机械过速保护系统介绍及存在的问题1.1五强溪水电厂现有机械过速保护系统介绍五强溪水电厂机组调速器机械过速装置由福伊特设计制造，结构包含安全摆、安全摆继动阀。

安全摆结构为一圆弧板上有两个孔，在其中一个孔内装动轴承，在测速齿盘的上端面固定两个销钉，其中一个和圆弧板上安装的滚动轴承孔相配合，圆弧板以此销为圆心转动，另一销钉直径较圆弧板上的孔径小得多，所以圆弧板套在锁钉里面后，还可以绕圆心转动，只不过是角度受到限制。

在圆弧板安装滚动轴承的那头端面，压有一根弹簧，弹簧力可由固定在测速齿盘的螺杆调节，当机组转动时，在圆弧板上产生离心力，装有滚动轴承那端受到约束，而另一端的离心力克服弹簧力及磨擦力使圆弧板转动一定角度，机组转速越高，圆弧板转动角度就越大，而弹簧力的大小可限制圆弧板的转动角度。

图1 五强溪电厂现有过速保护安全摆总装示意图及结构图如图1所示，安全摆继动阀由一根针塞来控制油路，针塞左端又被一抓爪形触头挡住，使针塞不能右移。

因抓爪形触头转动中心和针塞中心在一条线上，针塞尽管给触头向右的力，但没有产生扭转，如果突然在触头端部给一力F作用，使触头受到逆时针方向扭矩作用而转动，当偏转一定角度后，针塞右瑞失去抓爪形触头的支撑点，针塞马上右移较远行程。

作用在触头上的力F消失后，尽管复位弹簧给抓爪一顺时针扭矩作用，而针塞已将触头卡住不能复归，针塞在图中位置时，P油口的压力油经针塞的台阶流到A油口，然后去控制紧急关闭活塞，当针塞右移以后，P油口被封堵，而A和T油口相通排油，紧急关闭失去控制油而紧急关机，要想使针塞复位，就必须手动去按压左瑞的传动机械球柄，图示位置过速摆来动作，针塞处于正常位置，球柄被限位，不能再往下压。

有关水利科技毕业论文范文摘要：随着信息时代的飞速发展，社会生产对机械自动化的推广和自动控制技术水平有了更高的要求，对机械的稳定性和对操作的安全性也有了更高的要求，机械操作智能化已经是大势所趋。

关键词：机械液压;水利科技1.我国水电站对过速保护系统的使用历史我国在发展基础工业的初期阶段，绝大多数的技术和机器都来自前苏联。

水力发电从解放以来很长一段时间都是全套引进得前苏联水轮发电机组设计技术，并且同步使用JSX型机械转速信号器作为水轮发电机组的过速保护监控。

但由于当时技术的局限性，该型机械转速信号器只能发出过速保护信号，而不能根据信号作出相应的保护措施，也就是说只有报警而机械不能相应的执行保护操作;另一局限性表现在该型机械转速信号器在长时间的工作后会出现误传信号或者作业失灵的现象。

直到八十年代中期，研究者针对前者只报告信号不操作的局限性，增加了带执行操作部分的机械液压过速保护装置，但该由于当时电子信息技术尚不完善，在作业过程中经常发生读卡不成功导致拒绝执行操作现象。

改革开放之后，大量的国外的产品和技术被引进到国内，有几种国外厂商提供的纯机械液压过速保护装置被一些水电站使用，但是又出现了新的问题：国外的纯机械液压过速保护装置与水轮发电机大轴连接的卡环设计有瑕疵，在安装的时候还需要增加一道在水轮机大轴上加工齿口的工序之后，才能保证该装置不在水轮机大轴上做轴向位移，即才能保证装置在轴上的稳固性。

我们知道轴承的材质和大小、粗细、长短的规格，都是经过严格计算的，在水轮机大轴上再加工齿口必然会对大轴的强度产生影响，会产生很大的安全隐患。

另外对于经济建设来说，拿货时间、购买预算、花费的人力、物力，以及对国外产品技术的掌握和其产品的售后维修服务都在重点考虑之列，故使用国产的、性能可靠地、能解决上述局限性的过速保护系统装置是势在必行。

2.新型机械液压过速保护装置的优势2.1通过技术知识的积累和以往现场作业反馈给我们的经验可以了解到：机械液压过速保护装置的优点就在于获得的转速信号不是来自于机组的转速测量装置，而是由于装置本身的离心探测器通过机组转速上升而增大的离心力带动柱塞作径向位移而直接启动事故配压阀操作液压回路来关闭的导水机构，完全是同一机组上的另外一套测速方法和感应、操作的装置，避免了因为电器测速系统出现故障之后可能发生的机器损坏和飞逸事故的发生，可以确保水轮发电机组的安全运行。