張峰水庫輸水總干泵站液控止回蝶閥改造

朱雙拴

（山西省張峰水庫建設管理局，山西 晉城 048215）

1 工程概況

張峰水庫工程位于晉城市沁水縣鄭莊鎮(zhèn)張峰村附近沁河干流上，距晉城市城區(qū)90km。水庫主要向澤州盆地提供生活和工農(nóng)業(yè)用水，兼顧防洪、發(fā)電等綜合利用。水庫工程由樞紐工程與輸水工程組成。輸水工程包括總干線、一干線及二干線。從總干渠首自流向下游輸水，總干一、二級泵站是總干渠上串聯(lián)運行的2座加壓泵站。水流通過一級泵站加壓經(jīng)PCCP管到一級泵站出水池（即二級泵站進水池），再通過二級泵站加壓經(jīng)PCCP管到二級泵站出水池（位于老馬嶺隧洞口），水流穿過老馬嶺隧洞后自流輸水。一、二級泵站各裝機6臺（4工2備），單臺額定功率1400kW。一級泵站揚程142.5m，二級泵站揚程137.1m。

2 改造前的液控止回蝶閥

張峰水庫一、二級泵站液控止回蝶閥安裝在泵站出水支管上，在泵站運行中起著重要作用，既作為工作閥門又作為事故閥門。在水泵啟動達到額定壓力后，閥門緩慢開啟，保證水泵平穩(wěn)運行。停泵時止回蝶閥關(guān)閉，既可防止產(chǎn)生水錘現(xiàn)象破壞壓力管道，又能防止水倒流而導致水泵高速倒轉(zhuǎn)損毀水泵。

張峰水庫一、二級泵站液控止回蝶閥為重錘保壓型。液壓驅(qū)動開啟，重錘勢能關(guān)閉。開閥時，油泵電機啟動，電磁閥得電關(guān)閉，油泵排出的壓力油經(jīng)單向閥進入液壓缸，重錘緩慢升起，蝶閥隨之開啟。關(guān)閥時，電磁閥失電打開，液壓缸內(nèi)液壓油在重錘的重力作用下經(jīng)過快關(guān)調(diào)速閥和慢關(guān)調(diào)速閥回油至油缸，蝶閥緩慢關(guān)閉。見圖1。

一、二級泵站液控止回蝶閥液控裝置改造前回油系統(tǒng)只有1個電磁換向閥，在正常停泵和事故停泵時，只能采用同一種操作方式。此種情況下，首先要滿足事故停機要求。

圖1 改造前的液控止回蝶閥

事故停機時，水泵主機組及控制系統(tǒng)突然失電，水泵葉輪在短時間內(nèi)停止轉(zhuǎn)動，水泵出口流體大量倒流，使水泵葉輪發(fā)生倒轉(zhuǎn)。為了截斷多數(shù)倒流的水流，防止水泵飛逸倒轉(zhuǎn)，蝶閥需快速關(guān)閉至某角度。閥瓣關(guān)閉時，由于水流流態(tài)的快速變化，將產(chǎn)生水錘。為防止水錘升壓，閥瓣快關(guān)至某角度后，變?yōu)榫徛P(guān)閉。

經(jīng)整定計算，采用兩段關(guān)閉的規(guī)律進行關(guān)閉閥門，先快關(guān)（用時 12s）至 70°，再慢關(guān)（用時 90s）至全關(guān)位。

正常停泵也采用上述兩段式快慢關(guān)閥方式。改造前正常停泵流程為：關(guān)液控蝶閥—延時10s—跳機組進口斷路器。

3 改造的必要性與可行性分析

3.1 必要性

采用上述兩段式快慢關(guān)閥方式，滿足了事故停泵要求，發(fā)生事故停泵概率較小，多數(shù)情況下為正常停泵操作。

實際運行中發(fā)現(xiàn)，正常停泵時采用兩段式快慢關(guān)閥方式，液控止回蝶閥快關(guān)時壓力管道有時會產(chǎn)生異常響動，慢關(guān)時水泵持續(xù)發(fā)生倒轉(zhuǎn)。這些現(xiàn)象的頻繁發(fā)生，會對壓力管道和水泵產(chǎn)生很大破壞。

試驗證明，正常停泵時應采用一段式45s勻速關(guān)閉止回蝶閥的方式，正常停泵流程調(diào)整為：關(guān)液控蝶閥—延時40s—跳機組進口斷路器，停泵過程中壓力管道不再發(fā)生異常響動，水泵倒轉(zhuǎn)時間也很短。

因此，正常停泵和事故停泵必須采用不同的關(guān)閥規(guī)律，以保證停泵時不會對壓力管道和水泵產(chǎn)生破壞。一、二級泵站液控止回蝶閥液控裝置改造前回油系統(tǒng)只有1個電磁換向閥，僅能實現(xiàn)1種關(guān)閥方式，因此有必要對蝶閥進行改造以滿足兩種關(guān)閥方式。

3.2 可行性

一、二級泵站液控止回蝶閥液壓系統(tǒng)設計制造滿足JB/T5299—91標準。可在原液壓管路基礎(chǔ)上加裝電磁換向閥與回油管，使原來的一路回油改造為兩路回油。蝶閥電氣控制裝置采用PLC，在控制箱內(nèi)增加與電磁換向閥相應的繼電器，可實現(xiàn)對新增電磁換向閥的控制。

4 改造要求

為保證壓力管道、水泵和電動機組安全，要求液控止回蝶閥在正常停泵和事故停泵時采用不同的關(guān)閥規(guī)律。正常停泵時，采用一段勻速關(guān)閉的方式關(guān)閥，經(jīng)整定計算，設置關(guān)閥時間45s；事故停泵時采用兩段關(guān)閉的規(guī)律經(jīng)行關(guān)閉閥門，即先快關(guān)（用時12s）至70°，再慢關(guān)（用時90s）至全關(guān)位。在正常停泵時，壓力管道平穩(wěn)無異常響動，同時防止水泵飛逸倒轉(zhuǎn)。

5 改造措施（以一級泵站為例）

5.1 液控系統(tǒng)改造

根據(jù)改造要求，對液控止回蝶閥液壓系統(tǒng)進行了改造。在原來液壓系統(tǒng)基礎(chǔ)上，增加了一路正常關(guān)閉的回油管，在回油路上安裝勻速關(guān)閉的調(diào)速閥；同時增加2個電磁換向閥，分別安裝在正常關(guān)閉的油路上和事故關(guān)閉的油路上，從而在工作停機與事故停機時采用不同的關(guān)閥方式。見圖2。

圖2 改造后的液控止回蝶閥

正常開閥時：1DT得電，閥路關(guān)閉；2DT失電，閥路關(guān)閉；3DT失電，閥路打開，液壓油經(jīng)單向閥進入液壓缸將重錘頂起打開閥門。

正常關(guān)閥時：1DT失電，閥路打開，關(guān)閥回油經(jīng)此閥回到油箱；2DT得電，閥路打開，液壓油經(jīng)此管路泄出，重錘按勻速規(guī)律下落閥門關(guān)閉；3DT得電，閥路關(guān)閉。通過調(diào)整勻速關(guān)閉調(diào)速閥YT使關(guān)閥時間調(diào)整為45s。

事故關(guān)閥時：1DT失電，閥路打開，關(guān)閥回油經(jīng)此閥回到油箱；2DT失電，閥路關(guān)閉；3DT失電，閥路打開，液壓油經(jīng)此管路泄出。開始時快關(guān)、慢關(guān)調(diào)速閥均泄壓，閥門按事先整定的快關(guān)時間關(guān)閥，當閥門關(guān)至設定的快關(guān)角度時，快關(guān)調(diào)速閥前面的角度限定開關(guān)關(guān)閉，此時油壓只經(jīng)慢關(guān)調(diào)速閥泄壓，閥門按事先整定的慢關(guān)時間關(guān)閥。根據(jù)整定要求，調(diào)整為先快關(guān)（用時 12s）至 70°，再慢關(guān)（用時 90s）至全關(guān)位。

5.2 停機流程的調(diào)整

改造前，正常停泵流程為關(guān)液控蝶閥后延時10s跳機組進口斷路器，調(diào)整為關(guān)液控蝶閥后延時40s跳機組進口斷路器。

6 改造效果

張峰水庫輸水總干一、二級泵站液控止回蝶閥經(jīng)改造后，實現(xiàn)了正常停泵與事故停泵采用不同關(guān)閉方式的要求。正常停泵時壓力管道無異常響動，水泵倒轉(zhuǎn)時間不超過5s。滿足了改造要求，提高了停泵時管路與機組的可靠性。

7 結(jié)語

液控止回蝶閥在保證壓力管路與主機組安全運行方面起著重要的作用。根據(jù)實際工況，張峰水庫輸水總干泵站液控止回蝶閥在原液壓系統(tǒng)基礎(chǔ)上進行了改造，實現(xiàn)了改造要求，節(jié)約了成本，提高了機組運行的可靠性。