水轮发电机制动器利用制动气压复位方法 2.doc

水轮发电机制动器利用制动气压复位方法2

近几年水电站水轮发电机制动器普遍采用气压复位结构，因为设计的气压复位力通常是弹簧复位力的4倍以上，巨大的复位力使制动器的活塞不再憋卡，气压复位用压缩空气和制动用压缩空气一样都是由储气罐或电厂压缩空气管路提供，由于复位气压和制动气压一致，复位管路容积和制动管路容积也基本一致，所以制动和复位的用气量基本相当，这样气压复位制动器的耗气量就是弹簧复位的两倍，储气罐的容积也要相应增加一倍。
机组制动后，制动管路里的压缩空气需要排入大气，供气管路再向复位管路充气，制动器复位后，复位管路里压缩空气也需排入大气，这就是一般气压复位制动器供排气程序，我们能否将制动管路里的压缩空气排入复位管路让制动器复位，省去一次供气过程，节约能源。
我们知道，制动管路与复位管路连通，由于容积增加，气压就会减小。
根据等温膨胀定律
V1P1=(V1+V2)P2-V2P0 P2=(V1P1+V2P0)/(V1+V2) ——公式1
式中：
V1——制动器制动管路的总容积（制动器控制柜到制动器之间所 有制动管路的容积+所有制动器制动腔的容积）
V2——制动器复位管路的总容积（制动器控制柜到制动器之间所 有复位管路的容积+所有制动器复位腔的容积）
P1——制动时制动管路内的绝对压力，一般取0.6~0.8Mpa
P2——制动管路与复位管路联通后管路内的绝对压力
P0——制动器所在位置的大气压，一般取0.1Mpa
说明：绝对压力=表压+大气压
我们假设V1=V2 这时
P2=（P1+P0)/2=（0.6+0.1 )/2=0.35Mpa
这说明复位管路里有0.35Mpa的绝对压力，将制动管路里的压缩空气排出，保留复位管路里的压缩空气，制动器就可以复位了，为了证明这一点，我们在哈尔滨银河电机制造有限公司生产的Φ280制动器上做活塞复位气压试验，有的靠活塞自重复位，最大复位表压为0.1Mpa（相当于0.2Mpa绝对压力），比复位管路压缩空气压力低，实现用制动管路气压复位制动器活塞是可行的。
这里要说明一点，银河电机制动器的活塞镶嵌有聚四氟乙烯导向带，活塞金属部分不与气缸内壁接触，因此摩擦系数非常小，另外制动器的复位腔也比较大，所以复位气压较低，如果电厂要进行利用制动管路气压复位制动器活塞的改造首先应按公式1对P2计算，然后对活塞复位气压进行人工控制缓慢升压，确定全部活塞复位所需最低气压，再乘以1.5安全系数，该值小于P2计算值，可行性分析就可以通过。
在管路系统的设计上还考虑了因为某种原因，制动管路气压复位失败，全气压复位将自动投入以确保机组安全运行。
下面提供两个制动管路系统方案，方案一采用一个三位五通双电电磁换向阀和两个二位二通单电电磁换向阀，可以自动执行全气压复位操作，图一 制动管路系统（方案一），表一 制动系统操作程序（方案一）。

方案二是采用三个二位三通双电电磁换向阀，不能自动执行全气压复位操作，需采用手动操作。图二 制动管路系统（方案二），表二 制动系统操作程序(方案二）。

自动化元件如转速信号器、时间继电器、压力显控器、压力传感器、行程开关，气源处理元件等不在此文论述范围。