淺談分段關(guān)閉閥組在隆安金雞灘水利樞紐工程調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用

［摘要］文章主要介紹分段關(guān)閉閥組在水電站調(diào)速系統(tǒng)中的工作原理及工程實(shí)例中的應(yīng)用，供類似工程參考。

［關(guān)鍵詞］水利樞紐工程；調(diào)速系統(tǒng)；分段關(guān)閉閥組；兩段關(guān)閉

［作者簡(jiǎn)介］農(nóng)云峰，廣西南寧水利電力設(shè)計(jì)院助理工程師，廣西南寧，530002；杜小東，廣西南寧水利電力設(shè)計(jì)院助理工程師，廣西南寧，530002

［中圖分類號(hào)］ TV68［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ A［文章編號(hào)］ 1007-7723（2008）09-0159-0002

一、概述

廣西隆安金雞灘水利樞紐工程壩址位于廣西壯族自治區(qū)隆安縣城上游8km處的右江河段金雞灘上，是郁江干流綜合利用規(guī)劃中的第六梯級(jí)。電站裝機(jī)容量3X24MW=72MW。

電站每臺(tái)機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)由一臺(tái)BWST-100-6.3調(diào)速器，一套HYZ-6.0-6.3油壓裝置，兩只Φ370導(dǎo)葉接力器和一只Φ1030槳葉接力器，一套分段關(guān)閉閥組，一套重錘關(guān)機(jī)卸壓閥組及管路附件組成。調(diào)速系統(tǒng)的額定油壓為6.3MPa。

導(dǎo)葉操作油從油壓裝置經(jīng)調(diào)速器主配壓閥操作接力器，回油至油壓裝置集油箱。壓力油罐供油作為調(diào)速器操作和機(jī)組自動(dòng)化元件的油源。當(dāng)接力器關(guān)至約30%全行程時(shí)，由分段關(guān)閉裝置控制關(guān)閉速度。關(guān)閉速度可在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)。

機(jī)組過速關(guān)機(jī)及保護(hù)：

（1）當(dāng)機(jī)組過速至115%額定轉(zhuǎn)速，且調(diào)速器主配壓閥拒動(dòng)時(shí)，經(jīng)延時(shí)緊急事故繼電器動(dòng)作，通過重錘停機(jī)；

（2）當(dāng)機(jī)組過速至160%額定轉(zhuǎn)速時(shí)，緊急事故繼電器動(dòng)作，通過重錘停機(jī)。

上述保護(hù)通過重錘停機(jī)時(shí)，裝于接力器開啟腔側(cè)的卸壓閥組動(dòng)作，切斷調(diào)速器的油源，接力器開啟腔側(cè)通過充油閥與油壓裝置集油箱接通。在重錘及導(dǎo)葉自關(guān)閉水力矩的作用關(guān)閉導(dǎo)葉。接力器關(guān)閉腔側(cè)產(chǎn)生負(fù)壓使與油壓裝置集油箱相連的止回閥開啟，向接力器關(guān)閉腔側(cè)補(bǔ)充透平油。

槳葉操作油從調(diào)速器通過受油器經(jīng)主操作油管至槳葉接力器來實(shí)現(xiàn)槳葉的開關(guān)動(dòng)作。輪轂高位油箱使轉(zhuǎn)輪輪轂內(nèi)油壓始終保持均壓，輪轂高位油箱溢油排至油壓裝置集油箱。受油器的滲漏油和轉(zhuǎn)輪的檢修排油排至漏油箱。

本文結(jié)合金雞灘水利樞紐工程調(diào)速系統(tǒng)調(diào)試實(shí)例對(duì)分段關(guān)閉閥組在機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)中的工作原理及安裝調(diào)試進(jìn)行粗淺的討論。

二、分段關(guān)閉閥組工作原理

分段關(guān)閉閥組包括分段關(guān)閉組合閥、分段關(guān)閉先導(dǎo)閥和分段凸輪。分段關(guān)閉組合閥由液壓閥、節(jié)流閥、止回閥組成，操作油進(jìn)入組合閥后分為a、b、c三路。其中，c路只在主接力器開啟側(cè)充油時(shí)接通，如圖1所示。

分段關(guān)閉組合閥孔A通過重錘關(guān)機(jī)卸壓閥組與調(diào)速器主配壓閥開啟腔側(cè)或油壓裝置集油箱接通，孔B與主接力器開腔側(cè)接通。分段關(guān)閉先導(dǎo)閥是一個(gè)行程換向閥，與安裝在主令控制器回復(fù)軸上的分段凸輪配合，回復(fù)軸通過鋼絲繩及滑輪組與接力器活塞桿相關(guān)聯(lián)。分段關(guān)閉先導(dǎo)閥孔F與排油相連接，孔G與壓力油源相連接。通過調(diào)節(jié)安裝在回復(fù)軸上的分段凸輪，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水輪機(jī)導(dǎo)葉兩段關(guān)閉拐點(diǎn)位置的調(diào)節(jié)，一般情況下拐點(diǎn)的位置為導(dǎo)葉開度的30%。水輪機(jī)導(dǎo)葉第一段關(guān)閉時(shí)間可通過調(diào)速器主配壓閥上的關(guān)機(jī)時(shí)間調(diào)整螺栓進(jìn)行調(diào)節(jié)，第二段關(guān)閉時(shí)間可通過分段關(guān)閉組合閥上的節(jié)流閥進(jìn)行調(diào)節(jié)。

設(shè)水輪機(jī)導(dǎo)葉處于全開位置時(shí)，分段關(guān)閉先導(dǎo)閥推拉桿處于分段凸輪1、2、3段上的某一位置，此時(shí)分段關(guān)閉先導(dǎo)閥中孔E與孔F接通，孔G被封閉，分段關(guān)閉組合閥中孔C與孔D接通，即油路a和油路b處于接通狀態(tài)。當(dāng)機(jī)組急停時(shí)，分段關(guān)閉凸輪在回復(fù)軸帶動(dòng)下沿圖1中箭頭所示方向轉(zhuǎn)動(dòng)。在第一段關(guān)閉時(shí)間內(nèi)，分段關(guān)閉先導(dǎo)閥推拉桿在分段凸輪1、2、3段上滑動(dòng)。分段關(guān)閉先導(dǎo)閥和分段關(guān)閉組合閥中各孔的開閉狀態(tài)如上所述，主接力器開啟腔側(cè)的操作油在重錘及導(dǎo)葉自關(guān)閉水力矩的作用下通過a、b路經(jīng)卸壓閥組及充油閥進(jìn)入油壓裝置集油箱，水輪機(jī)導(dǎo)葉處于快關(guān)狀態(tài)。當(dāng)分段關(guān)閉先導(dǎo)閥推拉桿在分段凸輪上由1、2、3段滑至1、4、3時(shí)，水輪機(jī)導(dǎo)葉進(jìn)入第二段關(guān)閉時(shí)間。此時(shí)，分段關(guān)閉先導(dǎo)閥孔F被封閉，孔E與孔G接通。在壓力油作用下，關(guān)閉組合閥中的液壓閥動(dòng)作，孔C 與孔D被封閉，a路被截?cái)?，操作油只能通過b路排至油壓裝置集油箱，排油速度降低，水輪機(jī)導(dǎo)葉處于慢關(guān)狀態(tài)直至導(dǎo)葉完全關(guān)閉。

三、工程實(shí)例

金雞灘水利樞紐工程水輪發(fā)電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)中，原設(shè)計(jì)方案將分段關(guān)閉組合閥布置在管道層，分段關(guān)閉先導(dǎo)閥和分段凸輪隨主令控制器布置在廊道層，先導(dǎo)閥與分段關(guān)閉組合閥通過Φ10×1紫銅管接通油路。

在一號(hào)機(jī)組流道充水前利用HG86綜合仿真測(cè)試系統(tǒng)做機(jī)組無水試驗(yàn)的過程中，錄波器上顯示的機(jī)組急停曲線拐點(diǎn)不明顯，說明調(diào)速系統(tǒng)中分段關(guān)閉閥組未能起到分段關(guān)閉導(dǎo)葉的作用，經(jīng)反復(fù)調(diào)試并更換分段關(guān)閉組合閥及先導(dǎo)閥后仍然無效。分析其原因?yàn)榉侄侮P(guān)閉組合閥與先導(dǎo)閥距離遠(yuǎn)，連接二者間的Φ10×1紫銅管過長(zhǎng)（約30m），分段關(guān)閉先導(dǎo)閥向紫銅管內(nèi)充油時(shí)，管內(nèi)殘留大量可壓縮的氣體，造成分段關(guān)閉組合閥動(dòng)作滯后。后將分段關(guān)閉先導(dǎo)閥和分段凸輪隨主令控制器移至管道層，布置在分段關(guān)閉組合閥旁，稍作調(diào)試后錄波器上顯示帶有明顯拐點(diǎn)的急停曲線，說明分段關(guān)閉閥組正常動(dòng)作，水輪機(jī)導(dǎo)葉兩段關(guān)閉成功。

四、結(jié)語

利用分段關(guān)閉閥組實(shí)現(xiàn)水輪機(jī)導(dǎo)葉兩段關(guān)閉是目前中、低水頭電站解決機(jī)組甩負(fù)荷時(shí)流道水壓上升與機(jī)組轉(zhuǎn)速升高之矛盾的較好辦法，并且各類分段關(guān)閉裝置已廣泛應(yīng)用到工程實(shí)踐中。

［參考文獻(xiàn)］

［1］水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫組.水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)（水力機(jī)械）［S］.北京:水利電力出版社，1989.

［2］沈祖詒.水輪機(jī)調(diào)節(jié)（第三版）［M］.北京:水利電力出版社，1997.