錦屏二級水電站調速器接力器開腔在裝節流孔的思考討論

王繼承　唐維波　蔡文超　李文祥　劉浩

【摘 要】水輪機調速器作為水輪機運行控制調節設備，在水輪機轉速、出力等方面起著至關重要的作用，接力器作為調速器液壓控制系統與水輪機導水機構執行及操作重要設備，對其內部結構的分析、動作可靠性以及其通油量等各方面因素都對水輪機系統安全穩定運行有重大意義，因此對日常運行、檢修維護中所發現有異議的地方應充分挖掘，找出存在的價值與意義。

【關鍵詞】接力器;節流孔;主配壓閥;錦屏

中圖分類號： TK730.6 文獻標識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）20-0064-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.20.028

0 概述

錦屏二級水電站位于雅礱江干流錦屏大河灣上，是雅礱江干流上的重要梯級電站，電站總裝機容量4800MW，單機容量600MW，額定水頭288m。每臺水輪機設有2 個油壓操作的雙作用液壓直缸接力器。接力器設置于水輪機室的接力器坑襯內。操作接力器的壓力油由調速系統的油壓裝置供給，其額定工作油壓為6.30MPa。接力器活塞直徑（缸內徑）φ600mm，行程453mm+8mm（壓緊行程），活塞桿直徑φ250mm，接力器前、后腔活塞受力面積一致。調速器油壓裝置在額定壓力6.30MPa 時，計算單個接力器最大推力為1472kN，調速器油壓裝置壓力在5.80MPa 時，計算單個接力器推力為1355kN。

1 問題描述

根據安排，錦屏二級水電站將對調速器接力器進行更換，更換活塞直徑（缸內徑）、推力更大但其余參數不變的新接力器形式。對接力器改造前檢查發現液壓鎖錠接力器后腔和機械鎖錠接力器前腔與管路法蘭連接處裝有φ14.4mm的節流孔，其余腔體均無在裝的節流孔，通過調速器系統的液壓油或回油通過此節流孔進入或離開接力器開腔。但目前檢修人員尚不清楚接力器開腔在裝的節流孔對接力器動作狀況以及調速器開關流程有何影響。為探究此節流孔與調速器系統關系及開關導葉的影響，進行如下分析。

2 過程分析

2.1 對調速器開關機時間的約束

查看錦屏二級水電站水輪機《過渡過程計算書》可以知，導葉關閉規律為直線關閉規律，關閉時間Ts=12.5s。正常機組檢修過程中，導葉直線開啟、關閉規律時間約為36.0s、14.2s，時間調整均通過調速器系統中GE公司生產提供的FC5000主配壓閥所進行。調整過程中僅僅通過調節控制腔側螺栓進行（如圖1示），通過此法能調整主配壓閥內恒壓腔、控制腔內控制活塞動作行程來實現開關機時間約束。

FC5000主配壓閥襯套恒壓腔側、控制腔側襯套內各有5個圓形孔及1個異型孔，總面積約為1311mm2。使用拓印的方法測得主配襯套內圓形孔及異型孔尺寸如圖2所示。

若需讓主配壓閥內閥芯動作能順利控制調速器接力器動作，需要通過接力器的液壓油<主配壓閥內閥芯正常工作時的油流量，則需要接力器內節流孔面積>主配正常工作時已有開度面積，計算如下：

2個接力器φ14.4mm孔的面積：（14.4/2）2*Π*2=325.6mm2

主配壓閥行程按照3mm動作的距離計算面積如下：

√（8.52-5.52）*5.5*2*0.5=35.64mm2

8.52*Π*（artcos（5.5/8.5）*2/360°）=62.83mm2

62.83-35.64=27.19mm2

27.19*5=136mm2，加上工字形工藝孔面積，面積約為185mm2

面積比較則：325.6mm2>185mm2

調速器接力器總容積約為215.4L，在同一時刻僅有1/2體積裝滿壓力油，即107.7L。

按照能事達推算的GE主配過流量最低為2639.11L/min，主配壓閥行程按照3mm計算，則36s通過主配壓閥流量最低約為223L。

顯然在平日設備運行過程中，主配壓閥內閥芯位置不同導致通油量不確定并不是制約接力器動作的主要因素。

2.2 節流孔起到保護作用

經咨詢接力器設計廠家上海福依特在接力器開腔油口設置節流孔的初衷主要是考慮到國外設計配置的調速器液壓控制系統中主配壓閥有回油限制手段，但不限制壓力油，尤其在接力器至主配壓閥之間的管路產生壓力油滲乃至爆管的危機時刻時，接力器必然會失控，開腔設置的節流孔將保證接力器不會瞬時關閉，關閉時間不會低于水輪機設計的調保計算關閉時間Ts，從而造成蝸殼內水壓急速上升等影響整體機組設備的情形發生。

經咨詢調速器液壓系統設計制造廠家了解，FC5000主配壓閥本體就具備限制閥芯動作行程的功能，其通過調速器系統調試時已將FC5000主配壓閥閥芯位置進行限制，即限制了接力器回油及壓力油供給。

因此在錦屏二級水電站的調速器FC5000主配壓閥及接力器上均設置了限制回油即極端情況下的設備保護功能，具備多重保護作用。

3 總結

針對錦屏二級水電站調速器接力器更換工作開展前的接力器開腔安裝的φ14.4mm節流孔，能有效保護機組在極端情況下（如管路爆管等）不造成機組在此時的關閉時間不低于調保計算時間Ts，保護了機組整體的可靠性。因此在更換接力器時應充分考慮到此節流片的作用，并在新接力器上同樣留有此樣的孔。

【參考文獻】

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