水輪發(fā)電機(jī)組事故配壓閥存在問題及改進(jìn)方案

陳盛枝++林建興

摘 要：SGP-100集成事故配壓閥是一種二位六通型換向閥，主要用于水電站水輪發(fā)電機(jī)組的過速保護(hù)系統(tǒng)中，是直接操作水輪機(jī)導(dǎo)葉接力器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它串接于調(diào)速器主閥與導(dǎo)葉接力器之間的油管路上本文介紹了水輪發(fā)電機(jī)組事故配壓閥的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作情況以及運(yùn)行中出現(xiàn)的問題，并根據(jù)問題找到其發(fā)生的根本原因，提出具體改進(jìn)方案。

關(guān)鍵詞：事故配壓閥；工作原理；發(fā)生原因；改進(jìn)方案

中圖分類號(hào)：TV737 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）02-0125-02

1 概述

街面水電站總裝機(jī)300MW，為兩臺(tái)150MW混流式水輪發(fā)電機(jī)組，每臺(tái)機(jī)組均設(shè)有進(jìn)水口快速閘門及型號(hào)為SGP-100型集成事故配壓閥，防止機(jī)組過速。SGP-100集成事故配壓閥是一種二位六通型換向閥，主要用于水電站水輪發(fā)電機(jī)組的過速保護(hù)系統(tǒng)中，是直接操作水輪機(jī)導(dǎo)葉接力器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它串接于調(diào)速器主閥與導(dǎo)葉接力器之間的油管路上[1]。正常情況下，事故配壓閥不起作用，總是使調(diào)速器主閥與通向水輪機(jī)導(dǎo)葉接力器的管路處于連通狀態(tài)；當(dāng)機(jī)組過速且調(diào)速器拒動(dòng)時(shí)，事故配壓閥將跨越調(diào)速器，接受過速保護(hù)信號(hào)動(dòng)作，將調(diào)速器切除，使調(diào)速器主閥通向水輪機(jī)導(dǎo)葉接力器的管路被切斷，油系統(tǒng)中的壓力油直接操作導(dǎo)葉接力器而緊急關(guān)閉導(dǎo)水機(jī)構(gòu)，防止機(jī)組過速，為水輪發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行提供安全可靠的保護(hù)[2]。

2 事故配壓閥工作原理

圖1中的管1接壓力油、管2接事故配壓閥的先導(dǎo)二位三通電磁閥工作腔。水輪發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，管2通過二位三通電磁閥接壓力油，閥芯3在差壓作用下處于上位時(shí)，事故配壓閥的P腔和O腔切斷，主配閥的開啟和關(guān)閉分別與接力器的開啟和關(guān)閉腔相通，即B腔與A腔通，主配閥操作接力器來實(shí)現(xiàn)，事故配壓閥上端位置開關(guān)9輸出機(jī)組工作正常信號(hào)的位置信號(hào)。

當(dāng)調(diào)速器發(fā)生故障致使機(jī)組轉(zhuǎn)速過高，調(diào)速器無法完成通過接力器關(guān)閉導(dǎo)水機(jī)構(gòu)操作時(shí)，管2前端先導(dǎo)二位三通電磁閥接受過速保護(hù)動(dòng)作信號(hào)動(dòng)作，電磁閥換向，將壓力油切斷，管2接回油，事故配壓閥閥芯2在差壓作用下向下移動(dòng)，閥實(shí)現(xiàn)換向，事故配壓閥動(dòng)作到位后，其上端位置開關(guān)8輸出事故動(dòng)作的位置信號(hào)。此時(shí)調(diào)速器的控制回路被切斷，此時(shí)P腔與C腔通，A腔與O腔通，即系統(tǒng)的壓力油與接力器的關(guān)閉腔接通，接力器的開啟腔接回油，水輪機(jī)的導(dǎo)水機(jī)構(gòu)在接力器操作下實(shí)現(xiàn)關(guān)閉，從而實(shí)現(xiàn)水輪機(jī)停機(jī)，避免機(jī)組發(fā)生飛逸事故。通過調(diào)節(jié)單向節(jié)流閥4的開度，可調(diào)整事故狀態(tài)時(shí)管2回油的速度，以整定SGP-100集成事故配壓閥的動(dòng)作時(shí)間，并起到液壓緩沖作用。調(diào)節(jié)錐形調(diào)節(jié)閥5的開度，可調(diào)整事故狀態(tài)時(shí)接力器的回油速度，以整定接力器的關(guān)閉時(shí)間。

3 運(yùn)行中存在問題及原因分析

在實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)曾出現(xiàn)1號(hào)機(jī)運(yùn)行中，機(jī)組過速限制器油壓裝置檢修狀態(tài)。當(dāng)停機(jī)降負(fù)荷時(shí)，發(fā)現(xiàn)1號(hào)機(jī)負(fù)荷降不下來，到現(xiàn)場(chǎng)對(duì)調(diào)速器系統(tǒng)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)調(diào)速器電氣調(diào)節(jié)柜運(yùn)行正常，調(diào)速器機(jī)械柜的導(dǎo)葉平衡表偏關(guān)，濾網(wǎng)前后壓差達(dá)1MPa，經(jīng)手動(dòng)切換比例伺服閥，導(dǎo)葉電手動(dòng)、純手動(dòng)方式均無法操作，1號(hào)機(jī)調(diào)速器油壓裝置油壓下降很快，1、2號(hào)壓油泵頻繁啟動(dòng)打油，調(diào)速器機(jī)柜內(nèi)聽到主配壓閥配油聲，但調(diào)速器機(jī)柜的導(dǎo)葉開度表指示沒有變化，到水車室內(nèi)檢查導(dǎo)葉控制環(huán)并未動(dòng)作，觀察機(jī)組事故配壓閥外觀狀態(tài)正常，但閥芯指示略有位移。經(jīng)對(duì)調(diào)速系統(tǒng)處理無效后落進(jìn)水口快速閘門、斷開發(fā)電機(jī)出口開關(guān)后停機(jī)，手動(dòng)投入機(jī)械制動(dòng)閘，關(guān)閉機(jī)組冷卻水。經(jīng)恢復(fù)過速限制器油壓裝置運(yùn)行后，1號(hào)機(jī)事故配壓閥復(fù)歸正常狀態(tài)后，操作1號(hào)機(jī)導(dǎo)葉至全關(guān)，投入1號(hào)機(jī)導(dǎo)葉控制環(huán)機(jī)械液壓鎖定。對(duì)機(jī)組進(jìn)行全面檢查正常后，對(duì)機(jī)組引水鋼管進(jìn)行充水，充水至進(jìn)水口快速閘門前后平壓后提起額定開度，恢復(fù)機(jī)組至熱備用狀態(tài)。

通過對(duì)出現(xiàn)原因進(jìn)行分析，其主要原因有主配閥或事故配壓閥存在隱性缺陷，造成泄壓而無法操作導(dǎo)葉；機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，過速限制器的控制壓力油源由過速限制器油壓裝置的過速限制器壓力油1和過速限制器壓力油2提供，經(jīng)液壓控制閥至事故配壓閥的上端，保證事故配壓閥處于正常工作狀態(tài)。當(dāng)過速限制器進(jìn)行檢修時(shí)，保障事故配壓閥處工作位置的壓力油源相應(yīng)管路閥門關(guān)閉，過速限制器壓力油1和過速限制器壓力油2消失，此時(shí)機(jī)組運(yùn)行中主配開啟腔與主配關(guān)閉腔內(nèi)充滿壓力油，事故配壓閥閥芯在差壓的作用下導(dǎo)致事故配壓閥跑位，引起各接口油路走向不正常，使事故配壓閥中的主配關(guān)閉腔D來的壓力油大部分經(jīng)開啟腔B管路回流至集油槽導(dǎo)致操作壓力不夠，造成無法動(dòng)作調(diào)整機(jī)組的導(dǎo)葉。導(dǎo)致1號(hào)機(jī)無法正常停機(jī)。

4 改進(jìn)方案

原實(shí)際調(diào)速系統(tǒng)控制原理圖（圖2），在原調(diào)速系統(tǒng)控制回路上增加機(jī)組自身的油源作為壓力油，保證機(jī)組在運(yùn)行時(shí)事故配壓閥處正常工作狀態(tài)，使機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。如圖3調(diào)速系統(tǒng)控制回路上增加了機(jī)組壓力油1和機(jī)組壓力油2作為備用油源，正常時(shí)機(jī)組壓力油1和機(jī)組壓力油2的相應(yīng)閥門是關(guān)閉的。事故配壓閥的正常工作狀態(tài)，過速限制器壓力油2進(jìn)油，過速限制器回油2排油，在液壓控制閥的作用下，事故配壓閥上端進(jìn)油、下端經(jīng)過速限制器回油2排油，保證過速限制器處正常工作位。當(dāng)過速限制器檢修時(shí)，關(guān)閉過速限制器壓力油1和過速限制器壓力油2管路閥門，開啟機(jī)組壓力油1和機(jī)組壓力油2管路閥門，以保證事故配壓閥始終處正常工作狀態(tài)。此時(shí)若機(jī)組發(fā)生過速時(shí)，過速限制器事故電磁閥接通排油，液壓控制閥在彈簧的作用力下向左移，使機(jī)組壓力油2的經(jīng)液壓控制閥至事故配壓閥下端，事故配壓閥上端經(jīng)液壓控制閥后從過速限制器回油2排油，事故配壓閥動(dòng)作，將機(jī)組壓力油1的油經(jīng)事故配壓閥的C腔，作用于接力器關(guān)閉腔直接動(dòng)作關(guān)導(dǎo)葉，接力器開啟腔的油經(jīng)事故配壓閥的A腔至過速限制器回油1到集油槽，事故配壓閥可正確動(dòng)作。

5 結(jié)語

經(jīng)過改造后解決了事故配壓閥的拒動(dòng)問題。在過速限制器需要檢修時(shí)，通過對(duì)事故配壓閥壓力油源的切換，來保證機(jī)組的事故配壓閥的正常工作，保證電站兩臺(tái)機(jī)組的安全運(yùn)行，若機(jī)組發(fā)生過速時(shí)可避免造成事故的擴(kuò)大。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳齊燈.GC-100型過速限制器存在問題及改進(jìn)方案[J].福建電力電工，2000（02）.

[2]潘兆武.水輪發(fā)電機(jī)組過速保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)用與分析[J].水電廠自動(dòng)化，2006（04）.