機(jī)組進(jìn)水口快閘液壓系統(tǒng)優(yōu)化升級

張旺海 趙甜甜 俞暉

【摘 ?要】水電站機(jī)組進(jìn)水口快閘是機(jī)組安全運行的一道重要保障，快閘液壓系統(tǒng)的可靠運行起著至關(guān)重要的作用。水口電站進(jìn)水口快閘液壓系統(tǒng)控制著7套快閘的運行，但是上個世紀(jì)的落后設(shè)計給設(shè)備運行和檢修都帶來了隱患。經(jīng)過此次改造，實現(xiàn)進(jìn)水口快閘液壓系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，并且便于檢修消缺。

【關(guān)鍵詞】事故快速閘門;液壓系統(tǒng);快降回路

1 引言

水口電站裝有7臺水輪發(fā)電機(jī)組，每臺機(jī)組進(jìn)水口設(shè)有一道事故快速閘門（簡稱快閘），采用液壓啟閉機(jī)操作。每扇快閘由1套液壓缸操作，7套液壓缸共用1個液壓泵站，7套液壓缸的控制閥組采用整體集成式結(jié)構(gòu)，首期設(shè)備于1993年7月完成安裝并投入運行。

2 系統(tǒng)簡介

機(jī)組進(jìn)水口快閘啟閉機(jī)液壓系統(tǒng)是進(jìn)水口快閘的控制系統(tǒng)，控制著機(jī)組引水鋼管水流的通斷，是機(jī)組安全運行的重要保障。水口電站快閘啟閉機(jī)液壓系統(tǒng)由多個回路組成，包括系統(tǒng)建壓回路、補油回路、快閘提門回路、快閘快降回路、快閘泵降回路等，控制著7臺機(jī)組進(jìn)水口快閘的正常運行。

其中，快閘快降回路是指快閘快速落門回路。當(dāng)機(jī)組發(fā)生某些事故無法正常停機(jī)時，需要快閘進(jìn)行快降動作，以切斷機(jī)組進(jìn)水廊道的水流，使機(jī)組安全停機(jī)。

快閘泵降回路是指快閘在關(guān)門過程中，快閘快降落到位后，通過系統(tǒng)建壓將液壓缸活塞桿繼續(xù)往下降以關(guān)閉快閘充水閥的操作回路。

每臺機(jī)組快閘液壓缸由1套控制閥組控制，7套快閘液壓缸的控制閥組采用整體集成式結(jié)構(gòu)。各套快閘液壓缸的提門、落門操作都是相互獨立的，但是各套液壓缸上腔通過上腔總管相互連通，當(dāng)某臺機(jī)組快閘液壓缸進(jìn)行泵降操作時，系統(tǒng)壓力通過該快閘液壓缸的控制閥組進(jìn)入上腔總管，在液壓缸上腔形成油壓實現(xiàn)該快閘的泵降動作，從而關(guān)閉該臺機(jī)組快閘的充水閥，使快閘完全關(guān)閉。

3 系統(tǒng)改造

3.1 改造歷史

水口電站機(jī)組進(jìn)水口快閘啟閉機(jī)液壓系統(tǒng)此前經(jīng)歷過兩次升級改造。

首次改造是為了解決在多臺機(jī)組正常發(fā)電情況下，無法對其中一套液壓缸的控制閥組進(jìn)行檢修的問題。1997年，對液壓啟閉機(jī)的控制閥組進(jìn)行了改造，重新布置了管路和隔離閥，可以實現(xiàn)各套控制閥組整體隔離檢修，完成了第一次改造升級。

然而，液壓系統(tǒng)的上腔總管、壓力濾油器和油源建壓閥塊等元部件沒有冗余設(shè)計，發(fā)生故障時無備用切換選擇。當(dāng)這些公共部件檢修時，會同時影響7臺快閘啟閉機(jī)正常運行。針對以上問題，2010年對液壓系統(tǒng)進(jìn)行了第2次改造，增設(shè)了一套備用油源建壓閥塊、備用壓力濾油器以及1號至7號油缸上腔備用管路，部分解決了公共部件檢修時影響系統(tǒng)正常運行的問題，使設(shè)備運行的可靠性和安全性得到了提高。

經(jīng)歷過兩次改造后的泵站設(shè)備和液壓系統(tǒng)持續(xù)運行了多年。近些年，設(shè)備的安全穩(wěn)定運行情況越來越受到關(guān)注和重視，機(jī)組進(jìn)水口快閘啟閉機(jī)控制系統(tǒng)是機(jī)組安全的一道重要保障，設(shè)備本身的安全隱患不容忽視。從現(xiàn)在的技術(shù)和安全理念來看，進(jìn)水口快閘快閘液壓系統(tǒng)，仍然存在一些待改進(jìn)的地方，諸如：油泵電機(jī)組老化，效率低下，油泵組之間未裝設(shè)檢修隔離閥門;控制閥組無冗余設(shè)計，有缺陷時須停機(jī)處理，影響機(jī)組正常發(fā)電;所使用的液壓啟閉機(jī)系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計和制造條件都較為落后等等。

針對上述存在的不足，2018年，機(jī)組進(jìn)水口快閘啟閉機(jī)液壓系統(tǒng)進(jìn)行了本次升級改造。

3.2 本次改造

本次改造結(jié)合運行和檢修方面多年的運行經(jīng)驗，考慮將來設(shè)備的整體安全穩(wěn)定運行，對整個液壓進(jìn)行了全方面的完善設(shè)計。

首先，由于舊系統(tǒng)僅一套控制閥組，當(dāng)閥組出現(xiàn)缺陷時需要機(jī)組停機(jī)才能處理，否則無法及時完成消缺。并且7臺機(jī)組的集成式控制閥組并排互鎖在一起，未考慮到檢修維護(hù)方便。此次改造增設(shè)了一套新的控制閥組，整體進(jìn)行了優(yōu)化，與舊閥組互為備用，以滿足快閘和機(jī)組的正常運行要求，保證設(shè)備安全運行并且便于檢修。

其次，進(jìn)水口布置了7臺快閘，控制閥組操作室位于4號機(jī)快閘和5號機(jī)快閘之間，快閘執(zhí)行快降操作時，下腔油液需流經(jīng)操作室內(nèi)的控制閥組再進(jìn)入上腔，這使得快閘快降時間受其與操作室距離遠(yuǎn)近的影響，遠(yuǎn)端的快閘快降時間偏長。

為了優(yōu)化快閘快降的響應(yīng)時間，新控制閥組在設(shè)計上將快降閥塊從集成閥塊中獨立出來，裝設(shè)在油缸旁，布置圖如圖1所示，快降動作時下腔油液直接進(jìn)入上腔，保證了差動動作的效率，確保快閘快降時間準(zhǔn)確可靠。當(dāng)機(jī)組出現(xiàn)故障需要動水落門時，可以保證快閘落門時間，提升響應(yīng)速度，進(jìn)一步提升了機(jī)組的安全運行。

另外，針對老舊設(shè)備，更新了效率嚴(yán)重降低的油泵電機(jī)組、油箱等舊設(shè)備，在各臺油泵電機(jī)組之間增設(shè)了隔離閥，便于消缺和檢修。并且加入了新的設(shè)計理念：在電機(jī)座和管路連接上做了消震設(shè)計，以減小油泵電機(jī)組在運行過程中產(chǎn)生的震動傳遞范圍，從根本上降低了設(shè)備缺陷發(fā)生率。

改造后的快閘液壓控制閥組可相互切換，互為備用，需要消缺時，只需切換至備用控制閥組，便于運行和檢修。最重要的是優(yōu)化了快閘的快降功能，提高了快降效率，保證機(jī)組安全。

4 總結(jié)

經(jīng)過本次改造，機(jī)組進(jìn)水口快閘啟閉機(jī)液壓系統(tǒng)得到了全面的完善升級，可實現(xiàn)兩套控制閥組相互備用，系統(tǒng)各組件均可單獨隔離檢修，對突發(fā)缺陷可進(jìn)行及時消缺處理，確保了快閘啟閉機(jī)液壓系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。同時，快降功能的優(yōu)化也提升了快閘的事故響應(yīng)速度，為機(jī)組安全運行提供保障，可用于老舊快閘液壓系統(tǒng)改造借鑒。

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（作者單位：福建水口發(fā)電集團(tuán)有限公司）