最小壓力閥組在調速器系統中的應用

郭 磊，胡振宇

（1.五凌電力有限公司，湖南 長沙 410000；2.湖南省水電智慧化工程技術研究中心，湖南 長沙 410000）

0 引言

某水電廠安裝有5 臺混流式水輪發電機組，單機容量24 萬kW，采用長江三峽能事達電氣股份有限公司的PFWT-200-6.0-NSD 型調速器。電廠將最小壓力閥組串聯在調速器控制油路中，在調速器壓油槽壓力過低且事故低油壓保護未正確動作時，能夠可靠動作，聯動事故配壓閥動作，使機組可靠停機。

1 事故配壓閥控制原理

該電廠的事故配壓閥控制原理圖如圖1。水輪發電機組在緊急事故情況下，如機械過速大于150%Ne、電氣過速大于148%Ne、轉速大于115%Ne+主配拒動、調速器事故低油壓、調速器事故低油位、事故停機過程中剪斷銷剪斷等,將會動作事故配壓閥3630（也稱過速限制器），閥芯位置向右切換，壓力油直接通過事故配壓閥進入接力器關腔，接力器開腔的油經過事故配壓閥直接排至回油箱，可靠關閉導葉，防止機組失控，為水輪發電機組提供安全可靠的保護[1]。

圖1 事故配壓閥控制原理圖

1.1 緊急事故停機流程觸發

當機組出現電氣過速大于148%Ne、轉速大于115%Ne+主配拒動、調速器事故低油壓、調速器事故低油位、事故停機過程中剪斷銷剪斷等緊急情況時，監控系統會觸發緊急事故停機流程，開出動作事故停機電磁閥7021Y1 指令，事故停機電磁閥7021Y1 動作，閥芯位置向下切換，事故配壓閥3630控制腔的油經事故停機電磁閥7021Y1 直接排至漏油箱，事故配壓閥3630 的閥芯位置在左側恒壓油的作用下向右切換，可靠關閉導葉[2]。

1.2 機械過速保護裝置動作

機械過速保護裝置是防止機組飛逸的保護裝置，當機組轉速達到150%Ne，安裝在主軸上的離心探測器動作，配壓閥7242 的閥芯位置向右切換，事故配壓閥3630 控制腔的油經事故停機電磁閥7021Y1、配壓閥7242 排至漏油箱（無壓），事故配壓閥3630 的閥芯位置在左側恒壓油的作用下向右切換，可靠關閉導葉[3]。

1.3 最小壓力閥組動作

當調速器壓油槽油壓降至最小壓力閥組動作值，這時如果事故停機電磁閥7021Y1 因故未動作，保持在圖1 中所示位置，最小壓力閥7215/1 左側控制腔的壓力油不足以克服右側彈簧的預緊力，7215/1 閥的閥芯向左切換，使得最小壓力閥7215/2右側控制腔的油經過7215/1 閥排至漏油箱，在左側彈簧預緊力的作用下，7215/2 閥的閥芯向右切換，事故配壓閥3630 控制腔的油經事故停機電磁閥7021Y1、配壓閥7242、7215/2 閥排至漏油箱，事故配壓閥3630 的閥芯位置在左側恒壓油的作用下向右切換，可靠關閉導葉。

2 最小壓力閥組工作原理

該電廠的最小壓力閥組原理圖如圖2，該閥組由兩個液動換向閥組成。7215/1 閥的右側的彈簧預緊力可以調整，一般使其稍低于或等于調速器事故低油壓定值，該廠事故低油壓定值為4.6 MPa，彈簧預緊力也調整為4.6 MPa。

圖2 最小壓力閥組原理圖

正常情況下，左側控制腔的壓力油來自于調速器壓油槽，壓力在5.6～6.0 MPa 之間，遠大于4.6 MPa，7215/1 閥的閥芯在壓力油的作用下保持在圖2 所示位置，7215/2 閥的右側控制腔通壓力油，7215/2 閥的閥芯在壓力油的作用下保持在圖2 所示位置，7215/2 閥的壓力油P 口接通B 口，不影響壓力油通至事故配壓閥3630 的控制腔。

在調速器壓油槽壓力因壓油泵未正常啟動、壓油槽大量漏油等原因壓力低于4.6 MPa 時，7215/1閥右側的彈簧預緊力大于左側油壓，閥芯向左切換，7215/2 閥右側控制腔的油經過7215/1 閥排至漏油箱，在左側彈簧預緊力的作用下，7215/2 閥的閥芯向右切換，7215/2 閥的B 口接通排油T 口。如果這時事故停機電磁閥7021Y1 未動作，事故配壓閥3630 控制腔的油經事故停機電磁閥7021Y1、配壓閥7242、7215/2 閥排至漏油箱，事故配壓閥3630 動作。

3 最小壓力閥組的存在意義

調速器壓油槽壓力低于4.6 MPa 時，無論事故停機電磁閥7021Y1 是否動作，最小壓力閥組都會動作。如果事故低油壓保護正確動作，事故停機電磁閥7021Y1 動作，將把最小壓力閥組控制回路隔離，這時最小壓力閥組并未起到實質性作用。只有當調速器壓油槽壓力低于4.6 MPa 且事故停機電磁閥7021Y1 未動作的情況下，才可通過最小壓力閥組的動作聯動事故配壓閥動作，達到可靠關機的目的。事故停機電磁閥7021Y1 未動作的原因可能有：

（1）事故低油壓保護未觸發。一般情況下，調速器壓油槽上的壓力開關（2 個）和油壓模擬量引入至監控系統，采取“三取二”的方式觸發事故低油壓保護，即3 個量中至少滿足2 個才可觸發[4]。如果壓油槽實際油壓低于4.6 MPa，但監控系統因壓力開關損壞、壓力開關前閥關閉憋壓、模擬量通道故障等原因未接收到2 個低于4.6 MPa 的信號，將會導致事故低油壓保護不能觸發，機組不會走緊急事故停機流程，事故停機電磁閥7021Y1 將不會接收到動作指令。

（2）事故停機電磁閥7021Y1 未接收到動作指令。如果事故低油壓保護正確觸發緊急事故停機流程，但因監控系統丟包、控制回路斷線等原因，事故停機電磁閥7021Y1 未接收到動作指令，將不會動作。

（3）事故停機電磁閥7021Y1 本體故障。事故停機電磁閥閥芯靠線圈驅動，如果線圈損壞，得電后驅動力不足，閥芯位置將不能正常切換。如果電磁閥閥芯卡澀，正常驅動力也無法將閥芯位置正常切換。

從以上分析可知，當調速器壓油槽壓力低于4.6 MPa 時，理論上還是存在一定的幾率發生事故停機電磁閥7021Y1 不動作的情況，這時最小壓力閥組就可以發揮它的作用。隨著電氣元器件的質量不斷提高，發生事故低油壓保護動作，事故停機電磁閥未動作的可能性并不大，因此采用最小壓力閥組的電廠并不多，比如三板溪電廠、托口電廠與該電廠采用同類型的調速器系統，但他們并未將最小壓力閥組串聯至控制回路中。如果電廠的電氣元器件質量不高，經常出現問題，存在事故低油壓保護動作時事故停機電磁閥不能正常動作的可能，采用純機械的最小壓力閥組是一種不錯的選擇。

4 最小壓力閥組優缺點

最小壓力閥組為純機械結構，靠油壓和彈簧預緊力驅動，不受電氣方面影響，動作可靠。但其結構比較復雜，由兩個液動換向閥組成，且配管較多，任何一個換向閥發生控制腔油壓泄漏都有可能導致最小壓力閥組誤動作，從而導致誤停機。因此必須做好最小壓力閥組的控制腔密封，確保最小壓力閥組不發生控制腔漏油的情況。

5 結語

最小壓力閥組在調速器壓油槽壓力過低，且事故低油壓保護未可靠動作的情況下能夠保證事故配壓閥可靠動作，防止機組失控，對于電氣元器件質量不高、經常出現問題的電廠，可采用這種純機械的油壓過低保護。但最小壓力閥組結構比較復雜，還存在進一步優化的空間。