官地水電站動(dòng)水落門(mén)試驗(yàn)探討及應(yīng)用

劉林 向炳

摘 要：水輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)水口快速閘門(mén)是水輪發(fā)電機(jī)組的生命線，其能否快速落下并有效截?cái)嗨鲗⒅苯雨P(guān)系著水輪發(fā)電機(jī)組在事故情況下能否安全停機(jī)。文章針對(duì)進(jìn)水口工作閘門(mén)的動(dòng)水落門(mén)試驗(yàn)方法及實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行探討，為機(jī)組遇事故情況需動(dòng)水落門(mén)停機(jī)提供試驗(yàn)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：動(dòng)水落門(mén)；試驗(yàn)；探討；應(yīng)用；官地水電站

1 概述

進(jìn)水口快速閘門(mén)作用為在機(jī)組事故時(shí)快速落下，截?cái)嗨鳎乐箼C(jī)組發(fā)生飛逸導(dǎo)致事故擴(kuò)大。官地水電站共裝4臺(tái)60萬(wàn)千萬(wàn)混流式水輪發(fā)電機(jī)組，額定水頭115m，額定過(guò)機(jī)流量586m3/s。進(jìn)水口快速閘門(mén)本體采用平板鋼閘門(mén)。液壓系統(tǒng)采用武漢力地QKPY-3200/4500-14.5型液壓?jiǎn)㈤]機(jī)，液壓?jiǎn)㈤]機(jī)液壓回路上設(shè)計(jì)有事故快關(guān)手動(dòng)閥門(mén)，在電氣控制部分快速落門(mén)功能失效后可通過(guò)開(kāi)啟該閥門(mén)實(shí)現(xiàn)快速關(guān)閉閘門(mén)?？刂葡到y(tǒng)采用四川中鼎設(shè)計(jì)的快速閘門(mén)控制系統(tǒng)。設(shè)計(jì)有閘門(mén)開(kāi)啟及快關(guān)功能，可實(shí)現(xiàn)液壓?jiǎn)㈤]機(jī)正常情況下的起落門(mén)以及事故情況下的快速落門(mén)功能。閘門(mén)關(guān)閉時(shí)靠自重落門(mén)，由全開(kāi)落至全關(guān)時(shí)間約為3分鐘，閘門(mén)由全關(guān)開(kāi)啟至全開(kāi)時(shí)間約為18分鐘。

2 動(dòng)水落門(mén)試驗(yàn)?zāi)康募皸l件

2.1 試驗(yàn)?zāi)康?/p>

為機(jī)組在事故情況下需要?jiǎng)铀溟T(mén)停機(jī)時(shí)提供試驗(yàn)依據(jù)和積累實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)。

2.2 試驗(yàn)條件

進(jìn)水口快速閘門(mén)控制系統(tǒng)上靜水起落門(mén)試驗(yàn)已完成；CCS上遠(yuǎn)方落門(mén)試驗(yàn)已完成；進(jìn)水口快速閘門(mén)液壓?jiǎn)㈤]機(jī)事故快關(guān)閥快速落閘門(mén)試驗(yàn)已完成；調(diào)速器電調(diào)、機(jī)調(diào)柜上緊急停機(jī)按鈕能正確動(dòng)作；水機(jī)保護(hù)、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、中控室緊急停機(jī)屏上緊急停機(jī)按鈕能正確動(dòng)作并啟動(dòng)相應(yīng)停機(jī)流程；水輪發(fā)電機(jī)組各保護(hù)系統(tǒng)試驗(yàn)已完成。

3 動(dòng)水落門(mén)試驗(yàn)方法

機(jī)組并網(wǎng)帶600MW負(fù)荷，并退出安控裝置上相應(yīng)機(jī)組切機(jī)功能；將進(jìn)水口快速閘門(mén)控制方式切至切除，開(kāi)啟進(jìn)水口液壓?jiǎn)㈤]機(jī)事故快關(guān)手動(dòng)閥，并監(jiān)視進(jìn)水口工作閘門(mén)全關(guān)；監(jiān)視機(jī)組負(fù)荷降至100MW時(shí)，拉開(kāi)發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)將發(fā)電機(jī)解列滅磁，手動(dòng)幫助機(jī)組停機(jī)；試驗(yàn)完畢檢查無(wú)異常后，對(duì)壓力管道進(jìn)行充水，并將進(jìn)水口工作閘門(mén)提至全開(kāi)，將進(jìn)水口閘門(mén)恢復(fù)至正常運(yùn)行方式，機(jī)組正常備用。

#2機(jī)在首次檢修完畢后完成了在600MW負(fù)荷下動(dòng)水落門(mén)試驗(yàn)，此次試驗(yàn)中機(jī)組負(fù)荷由600MW降至100MW用時(shí)2分鐘，同時(shí)壓力鋼管壓力由1.20MPa降至0.5MPa，壓力鋼管內(nèi)的積水被迅速的排出。試驗(yàn)結(jié)果表明：進(jìn)水口液壓?jiǎn)㈤]機(jī)，啟閉機(jī)門(mén)槽，壓力管道，土建工程均能滿足機(jī)組在滿負(fù)荷情況下動(dòng)水落門(mén)條件，機(jī)組壓力鋼管內(nèi)的積水能迅速的排出，為機(jī)組在緊急情況下需要?jiǎng)铀溟T(mén)時(shí)提供了試驗(yàn)依據(jù)。

4 動(dòng)水落門(mén)試驗(yàn)過(guò)程存在的風(fēng)險(xiǎn)及預(yù)控

在進(jìn)水口閘門(mén)快速關(guān)閉的過(guò)程中應(yīng)密切監(jiān)視機(jī)組負(fù)荷，在機(jī)組負(fù)荷降至30～50MW時(shí)及時(shí)將機(jī)組解列滅磁，防止機(jī)組未及時(shí)解列導(dǎo)致機(jī)組逆功率運(yùn)行對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組造成二次損壞，必要時(shí)可直接啟動(dòng)機(jī)組事故停機(jī)流程將機(jī)組緊急停機(jī)。

在進(jìn)水口閘門(mén)快關(guān)過(guò)程中，若發(fā)生進(jìn)水口閘門(mén)在下落過(guò)程中停止在中間某開(kāi)度時(shí)，應(yīng)暫停試驗(yàn)，并不得在機(jī)組未停機(jī)的情況下開(kāi)啟進(jìn)水口工作閘門(mén)。此時(shí)應(yīng)及時(shí)將機(jī)組停機(jī)后再開(kāi)啟進(jìn)水口工作閘門(mén)，必要時(shí)落進(jìn)水口檢修閘門(mén)后對(duì)進(jìn)水口工作閘門(mén)進(jìn)行檢查處理。

5 動(dòng)水落門(mén)停機(jī)的應(yīng)用

引水隧道發(fā)生事故時(shí)；導(dǎo)葉剪斷銷多個(gè)剪斷；調(diào)速器供油管路跑油導(dǎo)致機(jī)組導(dǎo)葉不能關(guān)閉；水輪機(jī)調(diào)速器接力器與控制環(huán)之間的連接件斷裂，例如：接力器活塞桿經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后疲勞斷裂。為盡快排出流道內(nèi)的積水和最大程度上的保護(hù)設(shè)備均需要進(jìn)行動(dòng)水落門(mén)停機(jī)。

當(dāng)發(fā)生事故需要落門(mén)停機(jī)時(shí)，機(jī)組的負(fù)荷可在0～600MW間的任意一個(gè)負(fù)荷值，在需要?jiǎng)铀溟T(mén)停機(jī)時(shí)，須提前與調(diào)度聯(lián)系并得到其許可。并申請(qǐng)調(diào)度同意退出安控裝置上相應(yīng)機(jī)組的切機(jī)功能，防止安控裝置動(dòng)作切除相應(yīng)機(jī)組時(shí)導(dǎo)葉迅速動(dòng)作，對(duì)機(jī)組調(diào)速器系統(tǒng)或過(guò)流部件帶來(lái)二次損壞。

當(dāng)發(fā)生事故需要?jiǎng)铀溟T(mén)停機(jī)時(shí)，落進(jìn)水口閘門(mén)可采用在CCS上遠(yuǎn)方落門(mén)；進(jìn)水口閘門(mén)現(xiàn)地控制柜上快速落門(mén)；開(kāi)啟液壓?jiǎn)㈤]機(jī)上事故快關(guān)手動(dòng)閥進(jìn)行落門(mén)?？筛鶕?jù)事故時(shí)設(shè)備狀況進(jìn)行選擇，一般優(yōu)先按照CCS上遠(yuǎn)方落門(mén)、現(xiàn)地控制柜上快速落門(mén)、開(kāi)啟事故快關(guān)手動(dòng)閥順序進(jìn)行。

流道、蝸殼進(jìn)人門(mén)或尾水管進(jìn)人門(mén)發(fā)生事故跑水，可直接采用關(guān)閉導(dǎo)葉的方法停機(jī)，落下進(jìn)水口工作閘門(mén)后，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷降至30～50MW時(shí)可直接啟動(dòng)事故停機(jī)流程，啟動(dòng)事故停機(jī)流程可在電調(diào)柜、機(jī)調(diào)柜、水機(jī)保護(hù)屏、中控室緊急停機(jī)屏、CCS上啟動(dòng)事故停機(jī)流程。此時(shí)應(yīng)盡可能使負(fù)荷在降至較低時(shí)再啟動(dòng)事故停機(jī)流程，此種方法能盡快的將壓力管道內(nèi)的積水排出，減少流道內(nèi)的積水流入廠房。

導(dǎo)葉剪斷銷多個(gè)剪斷時(shí)，此時(shí)多個(gè)導(dǎo)葉因剪斷銷剪斷無(wú)法關(guān)閉；水輪機(jī)調(diào)速器接力器與控制環(huán)間的連接件斷裂時(shí)，為防止調(diào)速器接力器連接件受力不均，不能采用關(guān)閉導(dǎo)葉的方法停機(jī)。該兩種情況采用解除事故停機(jī)流程至主配和事故配壓閥間的接線，退出發(fā)電機(jī)保護(hù)柜上啟動(dòng)監(jiān)控停機(jī)流程和水機(jī)保護(hù)停機(jī)流程壓板，拉開(kāi)電調(diào)柜、機(jī)調(diào)柜電源開(kāi)關(guān)，防止事故停機(jī)流程啟動(dòng)關(guān)閉導(dǎo)葉，損壞機(jī)組過(guò)流部件。在進(jìn)水口工作閘門(mén)全關(guān)后，監(jiān)視機(jī)組負(fù)荷下降至30MW～50MW時(shí)，CCS或現(xiàn)地手動(dòng)拉開(kāi)發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)、滅磁，手動(dòng)幫助將機(jī)組停機(jī)。

在發(fā)生機(jī)組流道破壞需要緊急將流道中的水排出時(shí)，需盡可能多的將流道內(nèi)的積水排出，此時(shí)在動(dòng)水落門(mén)后，機(jī)組負(fù)荷越小解列機(jī)組，流道中所剩余的積水越少，對(duì)此類的事故處理越有利。

在發(fā)生導(dǎo)葉剪斷銷剪斷和調(diào)速器接力器與控制環(huán)間連接件斷裂時(shí)，事故前導(dǎo)葉開(kāi)度越大則機(jī)組盡量在小負(fù)荷時(shí)解列，防止機(jī)組過(guò)速。機(jī)組負(fù)荷越小的情況下解列機(jī)組，越能迅速的將流道內(nèi)積水排出，同時(shí)也能有效控制機(jī)組在解列后轉(zhuǎn)速的上升。

在事故情況下動(dòng)水落門(mén)停機(jī)后，通常需要將機(jī)組流道中的積水全部排出，因此在進(jìn)水口工作閘門(mén)全關(guān)后，須做好防止進(jìn)水口工作閘門(mén)誤動(dòng)措施，確保機(jī)組安全。此時(shí)應(yīng)對(duì)進(jìn)水口工作閘門(mén)及機(jī)組相應(yīng)部件進(jìn)行全面檢查。

6 結(jié)束語(yǔ)

水輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)水口工作閘門(mén)動(dòng)水落門(mén)試驗(yàn)不僅檢驗(yàn)了閘門(mén)的土建和機(jī)電設(shè)備在動(dòng)水情況下落門(mén)的工作性能，同時(shí)也為機(jī)組在緊急情況下需要?jiǎng)铀溟T(mén)停機(jī)時(shí)提供了試驗(yàn)依據(jù)。在實(shí)際情況中需要?jiǎng)铀溟T(mén)停機(jī)時(shí)，需要根據(jù)當(dāng)時(shí)機(jī)組的具體情況制定出符合當(dāng)時(shí)實(shí)際情況的動(dòng)水落門(mén)停機(jī)方案，以最大限度的減小動(dòng)水落門(mén)停機(jī)過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)，防止機(jī)組事故的進(jìn)一步擴(kuò)大。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：劉林（1986-），男，本科，雅礱江流域水電開(kāi)發(fā)有限公司，主要從事水電站運(yùn)行工作。