某電站水輪機進水蝶閥動水關閉試驗方案

楊文麗

（中國水利水電第十四工程局有限公司機電安裝事業部，云南 昆明650032）

1 電站及機組概況

電站裝機容量240 MW，裝設3臺80 MW混流式水輪發電機組。機組及蝶閥有關技術參數見表1～3。

表1 水輪機參數

表2 發電機參數

表3 蝶閥參數

2 試驗設備

要求以下試驗設備經檢驗合格，設備狀態完好。

DH5922動態測試分析系統；

電渦流位移傳感器；

振動傳感器；

壓力變送器。

3 試驗內容和方法

3.1 試驗準備及要求

（1）蝶閥安裝調試完畢，蝶閥本體、伸縮節、旁通閥及旁通管路、液壓裝置、控制柜等正常，焊縫外觀檢查無裂紋或明顯缺陷，無損檢測正常。

（2）進水閘門及液壓站無異常，能夠正常啟閉。

（3）調速器功能正常，緊急停機電磁閥能夠正常動作和復歸。

（4）機組啟動前的各項檢查正常，滿足充水啟動及并網條件，各種保護裝置及自動裝置需正常投入。

（5）主閥靜水開啟關閉試驗和緊急關閥功能正常。

（6）監控系統機組LCU緊急停機按鈕動作后，相關流程執行正確。

（7）廠房滲漏排水系統運行正常，試驗前保持集水井在低水位，控制方式切為自動運行。

（8）所有試驗儀器提前布置就位，各傳感器的安裝及接線必須在機組停機狀態下進行并完成調試。

（9）試驗機組已完成甩負荷試驗，根據設計要求，甩滿負荷過程中，機組導葉關閉全開至全關時間約為12 s，滿足壓力鋼管末端水壓上升值不超過225 m水柱的調保計算要求。而蝶閥靜水關閉時間為100 s，可推測蝶閥正常動水關閉的時間應遠大于導葉全關時間，即蝶閥動水關閉引起的壓力鋼管水壓上升率遠小于機組甩滿負荷過程中的水壓上升率，可滿足調保計算要求。

（10）為防止出現蝶閥動水關閉過程中，閥門門板超過限位的可能情況，對閥門內部設限位擋塊及對碟閥重錘設置外限位裝置。

3.2 試驗方法和步驟

3.2.1 試驗方法

首先在導葉全關、機組停機時完成蝶閥靜水啟閉試驗，要求開啟、關閉操作正常，蝶閥啟閉到位，控制柜狀態指示燈顯示正常，開啟、關閉時間滿足設計要求，啟閉過程中蝶閥監視無異常。靜水試驗完成后機組帶負荷進行蝶閥動水關閉試驗，試驗按空載、25%、50%、75%、100%額定負荷依次進行。現地操作蝶閥控制柜，關閉蝶閥，蝶閥活門逐漸由全開向全關轉動，機組有功功率相應逐漸減小，當負荷接近0 MW時通過按動機組LCU緊急停機按鈕跳發電機出口斷路器和勵磁系統滅磁開關、動作調速器緊急停機電磁閥，此后蝶閥繼續關至全關狀態，檢查導葉和蝶閥全關位置，機組完成停機過程。每次試驗完畢要求分析測試數據，評估蝶閥動水關閉能力，若在安全控制指標以內，方可進行下一次負荷試驗，直到試驗結束為止。

3.2.2 試驗測點

蝶閥前鋼管水壓；蝶閥后蝸殼水壓；蝶閥接力器行程或活門轉角；蝶閥軸向位移；閥前鋼管水平振動；閥前鋼管垂直振動；閥體水平振動；閥體垂直振動。

3.2.3 試驗步驟

（1）靜水試驗

在動水試驗前，應首先對蝶閥進行靜態試驗，保證后續工作正常開展。

1）蝶閥靜水啟閉試驗

試驗條件：進水口閘門開啟，機組處于停機狀態，導葉全關且鎖定投入，導葉漏水量滿足要求，機組制動風閘投入，蝶閥鎖定拔出，蝶閥控制裝置正常，蓄能罐及油泵工作正常，壓力及油位處于正常工作范圍之內。

當測試設備啟動，旁通閥打開平壓后，現地手動操作開啟蝶閥，用活門轉角位移傳感器記錄開啟行程，測定開啟時間；試驗過程中觀察活門是否正常，全開后行程開關信號是否正常開出。

開啟時間測試完成后，進行關閉時間測試，記錄關閉時間，觀察活門是否關閉到位，行程開關信號是否開出正常。

2）緊急停機回路蝶閥傳動試驗

待蝶閥開關機時間測定完成后，進行緊急停機回路傳動試驗。

試驗條件：機組處于停機狀態，導葉全關且鎖定投入，導葉漏水量滿足要求，機組制動風閘投入，蝶閥鎖定拔出，緊急停機回路工作正常，蝶閥處于全開位置。

待測試設備啟動后，按下機組LCU柜旁“緊急停機按鈕”，觀察蝶閥和導葉動作是否正常，檢驗緊急停機回路中聯動關閉導葉和蝶閥的正確性。試驗結束進行相應復歸。

3）緊急停機回路導葉傳動試驗

待緊急停機回路蝶閥傳動試驗完成后，進行緊急停機回路導葉傳動試驗。

試驗條件：進水口閘門開啟，機組處于停機狀態，蝶閥全關且鎖定投入，導葉全開，機組制動風閘投入，調速系統油壓裝置工作正常。

待測試設備啟動后，按下機組LCU柜旁“緊急停機”按鈕，觀察導葉是否正常關閉。試驗完成后復歸LCU緊急停機信號及緊急停機電磁閥。

（2）動水試驗

所有靜水試驗全部完成且設備正常后才能進行蝶閥動水關閉試驗

試驗條件：所有電氣設備工作正常，所有保護投入正常，機組滿足開機條件（或機組處于熱備用狀態），正常開機并網后至發電狀態（有功可略微增加，避免機組調相運行）；因機組采用一管三機聯合供水方式，動態試驗期間非試驗機組停機備用，并做好異常情況下開機空轉泄水的準備。

試驗步驟：動水關閉試驗按空載、25%、50%、75%、100%額定負荷依次進行，每次試驗結束后經數據分析及現場檢查后確定下次試驗是否進行。在整個試驗階段中若發現異常情況應立即終止試驗，并采取相應的應急措施。

具體操作如下：機組帶負荷至試驗工況，現場工作人員準備工作完成后由試驗總指揮下令手動操作蝶閥控制柜關閉蝶閥，待有功將減至0 MW時，由工作人員操作現地LCU緊急停機按鈕，機組進入緊急停機流程，機組停機后進行數據分析，同時工作人員檢查蝶閥及前后鋼管焊縫，確認安全后方可進行下次試驗。

4 試驗安全組織及技術措施

4.1 安全目標

試驗項目實施過程中保證人員、試驗設備及試驗機組的安全，不發生人身傷亡事故和設備損壞事故，確保試驗項目順利完成。

4.2 安全管理

試驗嚴格按照技術方案和作業指導書進行，試驗組成員及試驗協助單位合理分工，明確職責，進行危險點分析和風險辨識，做好安全措施和技術交底，避免發生安全事故，同時確保測試數據真實可信。

4.3 試驗機組及人員要求

（1）試驗機組調速系統運行正常，無影響機組安全運行的故障。

（2）試驗機組的所有保護和安全自動裝置均正常投入。

（3）試驗機組投入運行后，在試驗期間按試驗方案預定負荷工況及要求進行調整。

（4）電站值班人員在機組試驗期間負責負荷調整。

（5）設專人負責試驗協調工作。

4.4 安全技術措施

（1）試驗前對主蝶閥及其附件進行全面檢查和安全性能評估。

（2）試驗前應確保各電氣設備及相關保護回路工作正常。

（3）試驗過程中調速系統機械柜、蝶閥操作柜、LCU緊急停機按鈕旁應有專人值守，并應保證良好通信，出現異常后應立即手動介入操作。

（4）非試驗機組停機備用，緊急情況下開機至空轉進行排水。

（5）滲漏集水井水泵應工作正常，有必要時應增設幾臺抽水泵，做為備用。

（6）傳感器安裝、接線、調試設備時應注意人員安全，接線完成檢查無誤后方可進行試驗。

（7）試驗中若發現控制參數異常或其他明顯故障，但未發生鋼管漏水或開裂時，應關閉機組導葉，停止試驗進行分析，根據分析結果再確定是否繼續試驗。試驗中若發現鋼管有漏水或開裂時，應根據當時情況由總指揮決定：①關閉導葉；②啟動水泵抽水；③關閉進水閘門；④人員撤離廠房。

4.5 危險點分析及防范措施

危險點一：動水關閉過程中出現蝶閥或鋼管漏水、焊縫開裂的情況。防范措施：試驗前應對主閥進行安全性分析，對不安全部分進行加固措施，如對暴露鋼管段采取加固措施，應特別注意焊縫附近（包括旁通管道及排水管），如發現裂紋應采取處理措施，主閥伸縮節盤根預緊力應正常；必須在蝶閥靜水啟閉正常后才能進行動水關閉試驗；試驗中若發現鋼管有漏水或開裂時，應有應急處置措施。

危險點二：動水關閉過程中，由于跳發電機出口斷路器不及時，機組調相運行（有功為負值）。防范措施：試驗過程中應密切監視蝶閥關閉過程機組有功變化情況，待機組負荷較低時（如10 MW以內），立即按動LCU柜緊急停機按鈕，如果緊急停機流程執行不到位，應手動介入，保證發電機出口斷路器及時跳閘。

危險點三：停機過程中，導葉失靈，而蝶閥由于全關時間長未能完全關閉，此時機組制動根據轉速自動投入，造成制動風閘和轉子制動環磨損。防范措施：停機過程監視蝶閥、旁通閥和導葉關閉情況，確認水流完全截斷后投入制動，或者退出自動剎車，改為手動操作，確認蝶閥及旁通閥已全關到位后再投入制動。

危險點四：在蝶閥上安裝傳感器時，出現高空墜落的情況。防范措施：在主閥閥體上安裝傳感器應注意防止滑倒、摔傷，在離地面2 m及以上高度工作時需系安全帶或采用其他有效安全措施。

5 結語

開展電站水輪機進水蝶閥動水關閉試驗，是檢驗進水蝶閥在動水關閉過程中關閉時間、閥體位移、振動、水壓等相關參數是否滿足設計要求。僅供同類機組試驗交流參考。