水電站調(diào)速器事故配壓閥低油壓誤動原因分析與處理

藺峰

1 事故停機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行原理

某水電站調(diào)速器事故停機(jī)系統(tǒng)操作油源和控制油源均來自壓力罐。調(diào)速系統(tǒng)正常工作時，來自過速裝置的壓力油通過事故停機(jī)電磁閥進(jìn)入事故停機(jī)液控閥液壓控制腔，同時來自壓力罐的控制油進(jìn)入右側(cè)事故配壓閥活塞腔，活塞關(guān)閉，接力器由主配壓閥系統(tǒng)控制。機(jī)組事故停機(jī)時，事故停機(jī)電磁閥切換或過速裝置控制油失壓使事故停機(jī)液控閥液壓控制腔失壓，液控閥在彈簧的作用下切換，事故配壓閥右側(cè)活塞腔失壓，活塞開啟，來自壓力罐的壓力油通過主供油源閥后進(jìn)入接力器關(guān)腔，接力器動作，導(dǎo)葉以最快速度關(guān)閉，保護(hù)機(jī)組安全[1]。

2 事故配壓閥誤動現(xiàn)場情況介紹

某電站機(jī)組調(diào)速器停機(jī)檢修期間，在調(diào)速系統(tǒng)壓力罐撤壓過程中，當(dāng)壓力罐壓力下降至0.45MPa左右時，右側(cè)事故配壓閥活塞指示桿顯示該活塞正在緩慢下落，機(jī)組導(dǎo)葉緩慢關(guān)閉至全關(guān)（撤壓前導(dǎo)葉開度約15%）。

經(jīng)初步排查，如圖1所示，事故配壓閥主供油閥為DN200球閥，該閥限位螺桿調(diào)整不當(dāng)使球閥關(guān)閉不嚴(yán)，在右側(cè)事故配壓閥活塞動作的情況下壓力罐的壓力油進(jìn)入接力器關(guān)腔（接力器在靜水或無水情況下動作壓力約0.40MPa），接力器動作致機(jī)組導(dǎo)葉全關(guān)。

3 事故配壓閥誤動原因分析

3.1 活塞受重力影響而下落

事故配壓閥由殼體、活塞、彈簧和位置指示桿等部件組成，其中位置指示桿用于指示活塞位置，彈簧用于在活塞動作時起緩沖作用。現(xiàn)場安裝時事故配壓閥活塞控制腔位于活塞下方，無壓情況下，事故配壓閥活塞在自身重力影響下會使活塞端部密封不嚴(yán)。

活塞控制油源和事故壓力油源均來自壓力罐，正常情況下兩處油源壓力值相等，因此可以計算出一個壓力值，當(dāng)系統(tǒng)壓力＜該壓力值時，活塞會由于自身重力的影響無法封閉。如果該壓力值＞0.45MPa，證明本次事故配壓閥活塞誤動原因為自身重力導(dǎo)致。

根據(jù)力的平衡原理，得出式（1）。

此處彈簧力可忽略不計，即F彈=0，有式（2）。

式（2）中：P 為調(diào)速系統(tǒng)壓力，Pa；m-活塞自重，kg，取 m=30kg；D1為活塞上部直徑，m，D1=0.20m；D2為活塞下部直徑，m，D2=0.25m。

根據(jù)式（2）算得：P=0.0166MPa。

根據(jù)計算結(jié)果，當(dāng)系統(tǒng)壓力＞0.0166MPa時，事故配壓閥活塞可以完全封閉，這與現(xiàn)場0.45MPa動作值相差較大，可以判定不是由于活塞自重導(dǎo)致事故配壓閥誤動。

3.2 事故停機(jī)液控閥低壓情況下動作

事故配壓閥活塞控制油源來自于事故停機(jī)液控閥，當(dāng)事故停機(jī)液控閥液壓控制腔帶壓時，事故配壓閥右側(cè)活塞后腔通壓力油，活塞關(guān)閉；當(dāng)事故停機(jī)液控閥液壓控制腔無壓時，事故停機(jī)液控閥切換，事故配壓閥右側(cè)活塞腔失壓，活塞開啟[2]。

撤壓過程中當(dāng)液控閥液壓控制腔作用力＜彈簧腔彈力時，液控閥會自動切換，事故配壓閥右側(cè)活塞開啟，事故壓力油進(jìn)入接力器關(guān)腔，導(dǎo)致導(dǎo)葉全關(guān)。查華德液壓產(chǎn)品說明書發(fā)現(xiàn)，對于WEH25型彈簧復(fù)位的二位電液換向閥，其最小控制油壓為1.3MPa，當(dāng)系統(tǒng)壓力＜該值時，液壓控制腔操作力將＜彈簧腔復(fù)位力，事故停機(jī)液控閥切換，導(dǎo)致事故配壓閥誤動作。

4 事故停機(jī)系統(tǒng)改進(jìn)方案

如圖1所示，在事故停機(jī)系統(tǒng)中增加小油罐、雙向電磁閥A和管路逆止閥，其中逆止閥使壓力罐中的壓力油可以進(jìn)入小油罐，小油罐中的壓力油不能進(jìn)入壓力罐，保證壓力罐撤壓過程中小油罐壓力不會同時被撤除；電磁閥A為雙向兩位四通電磁閥，一端采用彈簧控制，另一端采用壓力罐壓力信號控制，保證液控閥液壓控制腔由兩路壓力油源供給。當(dāng)壓力罐壓力過低時，小油罐中的壓力油對事故停機(jī)液控閥進(jìn)行控制，小油罐容積根據(jù)電磁閥A和液控閥的滲漏量并結(jié)合狀態(tài)保持時間進(jìn)入綜合計算。

圖1 事故停機(jī)系統(tǒng)優(yōu)化原理圖

系統(tǒng)工作原理：機(jī)組正常運(yùn)行時，小油罐中充滿壓力油，油壓與系統(tǒng)油壓相同，電磁閥A中P口和B口相通，事故停機(jī)液控閥由事故停機(jī)電磁閥和過速飛擺控制；當(dāng)壓力罐壓力下降至一定值時（由于液控閥最小控制油壓為1.3MPa，可將電磁閥A動作值設(shè)定為2MPa），電磁閥A動作，P口與A口連通，小油罐中的壓力油通過電磁閥A進(jìn)入液控閥液壓控制腔（小油罐前端由于逆止閥的阻隔作用，小油罐的壓力與機(jī)組正常工作時的壓力相同），確保事故停機(jī)液控閥不會因為壓力罐壓力降低而動作。只有當(dāng)壓力罐壓力降低至接力器靜水操作壓力以下時，事故配壓閥的動作才不會導(dǎo)致機(jī)組導(dǎo)葉誤動，該方法可以有效防止調(diào)速系統(tǒng)在撤壓過程中造成導(dǎo)葉誤動，同時該裝置系統(tǒng)改動量小，簡單可靠。

5 結(jié)束語

綜上所述，在系統(tǒng)撤壓過程中，如果事故配壓閥主供油源球閥關(guān)閉嚴(yán)密，同樣可以保證機(jī)組導(dǎo)葉不會誤動，但不能排除主供油球閥會因為人為或設(shè)備本身原因而出現(xiàn)關(guān)閉不嚴(yán)的情況發(fā)生，因此為了從根本上消除導(dǎo)葉誤動問題，對事故停機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行必要的改進(jìn)可以有效防止導(dǎo)葉誤動，可以很好地保證現(xiàn)場人員和設(shè)備的安全。

[1]崔 巖.水電站水輪機(jī)調(diào)速器的調(diào)試與維護(hù)[J].科技展望，2015（08）：109.

[2]舒周楊.秀觀水電站調(diào)速器系統(tǒng)改造[J].水力發(fā)電，2011（08）：71～72.