[发明专利]一种冲击式水轮发电机转轮制动方法

说明书

本发明的一种冲击式水轮发电机转轮制动方法，涉及水轮发电机技术领域，用于解决水轮发电机存在的制动时间长、制动效率低的问题，先控制出水管的出水阀门、进水管的进水阀门，使机坑内的蓄水至少占机坑容积的80%；转轮的叶片背水面搅动机坑内的蓄水，使蓄水形成与转轮的转动方向一致的流动；流动的蓄水驱动机坑内靠近侧壁处的若干辅助制动涡轮转动，从而降低蓄水的流动速度，并使机坑内的蓄水形成紊流，直至转轮停止转动，此时开启出水阀门将机坑内的蓄水排空；检修结束后，开启进水阀门，进水管的水流冲击转轮，从而使转轮转动，进而带动转子转动而发电。本发明可显著地缩短转轮的制动时间，从而提高检修维护效率。

技术领域

本发明涉及水轮发电机技术领域，具体涉及一种冲击式水轮发电机转轮制动方法。

背景技术

随着人们节能环保意识的增强，作为绿色能源的水力发电正在大力发展，在水力发电领域，水轮机组是关键的部分，其通常包括定子、可转动地设置在定子内的转子、可驱动转子转动的转轮，其中的转轮被设置在一个机坑内，转轮包括中间的轴体、设置在轴体上的若干叶片，叶片的正面为迎水面，叶片的背面为背水面，机坑的一侧设有开口对准叶片迎水面的进水管，机坑的下部设有出水管。当水库内具有高水位差的水流通过进水管形成高速水流并冲击转轮的叶片迎水面时，即可使转轮转动并带动转子转动，进而生成电能。冲击完转轮的水流通过机坑下部的出水管向外流出。由于水库的水位差（俗称水头）越来越大，相应地，转轮的尺寸、重量也越来越大，转轮的转速越来越高，因此，转轮在工作时所形成的转动惯量也越来越大。当水轮机组出现故障、或者其它原因导致需要停机检修或维护时，我们需要切断进水管的进水，同时等待转轮以及转子逐渐减速直至停机，以便检修维护人员进入机坑内进行检修或维护工作。

可以理解的是，在正常情况下，具有极大转动惯量的转轮以及转子需要较长时间（可能是30-40分钟）才能完全停机，从而会造影响检修或维护的速度和效率。虽然现有技术中有很多可使转动体制动的技术方案，例如，汽车的制动系统等。但是和现有的制动系统的适用场景不同的是，转轮以及与其相关联的转子具有极大的转动惯量和惯性，而转轮上的叶片是用不锈钢锻造成型并与轴体焊接的薄壳件，难以承受很大的制动力，并且转轮的造价极高，一旦叶片出现损坏，将造成严重的损失。因此，现有的一些紧急制动系统不适合用于转轮的制动，而转子由于设置在定子内，也无法设置相应的制动结构进行制动。更多的时候人们只能耐心地等待转轮以及转子在与自身转动轴的摩擦力作用下自己停机，因而不利于提高检修和维护的效率。尤其是，停机时间长，造成机组辅助系统安全风险，特别是轴承供油系统一旦中断就会出现轴承烧毁严重事故，即意味着减少发电时间和发电量，因而影响电网的正常运行。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的水轮发电机转轮制动方式所存在的制动时间长、安全风险大、效率低、影响电网正常运行的问题，提供一种冲击式水轮发电机转轮制动方法，可显著地缩短转轮的制动时间，提高机组安全性和可靠性，同时提高检修维护效率，有利于电网的正常运行。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种冲击式水轮发电机转轮制动方法，包括如下步骤：

a. 先控制容置转轮的机坑下部出水管的出水阀门、以及机坑进水管的进水阀门，使机坑内的蓄水至少占机坑容积的80%；

b. 依靠惯性转动的转轮与机坑内的蓄水形成速度差，转轮的叶片背水面搅动机坑内的蓄水，转轮将能量传递给机坑内的蓄水，使蓄水形成与转轮的转动方向一致的流动；

c. 流动的蓄水驱动机坑内靠近侧壁处的若干辅助制动涡轮转动，从而降低蓄水的流动速度，并使机坑内的蓄水形成紊流，直至转轮停止转动，此时开启出水阀门将机坑内的蓄水排空；

d. 检修结束后，开启进水阀门，进水管的水流冲击转轮，从而使转轮转动，进而带动转子转动而发电。