12橫山廟電站2號機主閥技術(shù)改造的方案選擇

鄭尚奎

(四川省玉溪河灌區(qū)管理局，四川 邛崍，611530)

橫山廟電站地處四川省雅安市名山區(qū)建山鄉(xiāng)橫山村，系玉溪河灌溉工程主干渠配套電站，隸屬四川省玉溪河灌區(qū)管理局。電站裝機容量為2×3200kW，設(shè)計水頭43m，設(shè)計流量20m3/s，年發(fā)電量3700kWh左右，2臺機組主閥均為φ1750型蝴蝶閥，是電站主設(shè)備之一。運行30多年來，主閥存在諸多問題，已不能滿足安全生產(chǎn)要求，及時進行技術(shù)改造十分必要。

1 φ1750型蝶閥存在的問題

φ1750型蝶閥是我國上世紀70年代由天津發(fā)電設(shè)備廠自行設(shè)計生產(chǎn)的一種液壓操動的臥軸式主閥。其主要技術(shù)參數(shù):最高使用水頭H=43m，油壓操作，活門轉(zhuǎn)角90°，旁道閥150mm，閥體采用鑄鐵鑄造，活門采用鐵鉼型，止水方式為內(nèi)充壓縮空氣圍帶橡膠密封，環(huán)形接力器。由于液壓油管路復(fù)雜，操作程序繁瑣，用時長且不可靠，從運行實踐看，各項技術(shù)指標不理想。主要存在以下問題:

1.1 蝴蝶閥關(guān)閉時漏水嚴重

活門上止水橡膠磨損、老化嚴重，運行時間長，橡膠彈性差，橡膠氣囊圍帶漏氣，很難達到止水目的，不能滿足機組檢修時的止水要求，同時給機組安全運行埋下了隱患。

1.2 鎖錠無法自動拔出

(1)鎖錠固定螺栓損壞，鑄鐵件難以修復(fù)，不能固定鎖錠裝置;

(2)鎖錠油壓操作管路和位移繼電器電回路沒有接入蝶閥操作控制柜。由于設(shè)備陳舊，目前已無法購置相應(yīng)配件，系統(tǒng)已無法恢復(fù)自動。

1.3 油壓操作系統(tǒng)不能自動

(1)設(shè)計上的一套油壓操作系統(tǒng)無法使用，已經(jīng)切除，目前采用直接按入調(diào)速器蓄能罐，用調(diào)速器的壓力油源進行操作，不能實行自動，只能就地操作，緊急情況下，操作時限長，極易導(dǎo)致機組飛逸或事故擴大;

(2)操作后的油料不能自動回收。使用后油自動流入蝶閥坑回油箱，回收再利用需要過濾處理，操作成本高，油料浪費嚴重，同時帶來環(huán)境污染問題等。

1.4 閥體密封維修不便

理論上閥體可以通過拆卸壓板，更換密封囊?guī)В珜嶋H上由于操作空間小，加之長時間運行后螺絲、壓板等銹蝕嚴重，更換密封氣囊圍帶十分困難。密封氣囊圍帶造價高，使用壽命不長，且無標件更換。

從目前運行實踐看，電路主閥實用性能低，操作時限長，在渠道不停水情況下，無法正常進行水輪機檢修，遇到電站與系統(tǒng)解列后機組甩負荷，調(diào)速器出現(xiàn)故障的情況下，導(dǎo)致機組飛逸，蝶閥作為機組檢修時的封水設(shè)備和防止因調(diào)速器故障引起機組飛逸的安全保護裝置，起不到保護作用，對電站安全經(jīng)濟運行十分不利。

據(jù)此分析，為保障電站安全經(jīng)濟運行，對主閥進行技術(shù)改造十分必要。

2 蝶閥技術(shù)改造要滿足的主要技術(shù)性能

總體上技術(shù)改造主閥，應(yīng)滿足安全可靠、經(jīng)濟實用、安裝維修方便、操作簡單等要求，結(jié)合電站具體情況，要考慮以下幾個方面:

2.1 蝶閥操作方式

當前國內(nèi)蝴蝶閥操作方式主要分為電動、液動、氣動、手動操作，最常用的是電動和液動操作。生產(chǎn)廠家根據(jù)不同電站的具體要求，演變出重錘式、蓄能式等更安全的復(fù)合操作方式。根據(jù)橫山廟電站具體情況，液動蓄能型操作方式，完全能滿足安全生產(chǎn)的要求。

2.2 蝴蝶閥密封方式

國內(nèi)目前常用的蝴蝶閥密封方式，主要有軟密封止水和硬密封止水，兩種方式各有利弊。根據(jù)橫山廟電站蝴蝶閥使用率、水質(zhì)、使用壽命、密封要求等性能指標對比，應(yīng)采用復(fù)合橡膠材料軟密封止水。

2.3 蝴蝶閥控制方式

建議采用目前比較先進的可編程微機控制系統(tǒng)，可以接入水輪發(fā)電機組操作控制和保護系統(tǒng)，既滿足安全生產(chǎn)要求，同時也為電站技改后全面提升自動化水平奠定基礎(chǔ)。

2.4 接力器安裝方式

目前接力器安裝方式通常為基礎(chǔ)式、閥體自帶式，考慮到玉溪河引水干渠停水時間短，要重新澆筑接力器和閥體基礎(chǔ)，時間上不允許。結(jié)合原有安裝位置和實際尺寸，選用立軸式、閥體自帶接力器方案，完全能滿足安裝時間、安裝位置、安全使用的具體要求。

3 建議方案

根據(jù)以上幾個方面的論證，采用湖北洪城通用機械有限公司生產(chǎn)的PDF43—LY—175微機控制蓄能型液動蝴蝶閥，利用原蝶閥基礎(chǔ)，水工部分不作任何變動，改造成本低，經(jīng)濟實用。2011年電站對1號機主閥進行了改造，改造后的運行實踐表明，閥體和伸縮節(jié)沖水試驗無滲漏現(xiàn)象，操作靈活可靠，密封良好。

綜合上述情況，建議2號機主閥仍采用PDF43—LY—175微機控制蓄能型液動蝴蝶閥，這樣不僅技術(shù)性能完全能滿足，且對改造后運行管理、維修等都是十分有利的。

4 建議選用主閥的特點及性能

4.1 PDF43—LY—175微機控制蓄能型液動蝴蝶閥，為立軸式，閥體采用鑄焊，整體開架式結(jié)構(gòu)，強度和鋼度較好，閥板采用雙平板過流型式，強度可靠，具有良好的水力特性，流阻系數(shù)小于0.15，同時采用雙偏心結(jié)構(gòu)。主閥采用橡膠復(fù)合材料軟密封止水，關(guān)閉閥門時具有水力自關(guān)閉性能。閥軸采用無鉛型無給油自潤滑軸承，不需要外加潤滑油，軸載能力強，摩擦系數(shù)小，耐腐蝕性好，使用壽命長。操作機構(gòu)采用直缸搖擺式中壓(14.5MPa～16MPa)單接力器。

4.2 蝶閥在全關(guān)位置設(shè)有液壓鎖錠裝置和機械鎖錠裝置，可防止水輪機檢修時因誤操作蝶閥引發(fā)意外事故，并有鎖錠狀態(tài)信號輸出。在全開到位后主接力器采用保壓措施，保壓電磁閥動作提供恒壓力保證蝶閥處于全開狀態(tài)。

4.3 控制系統(tǒng)以PLC(可編程控制器)為核心，有獨立的控制柜，油泵電機的供電采用AV380V電源，PLC電源及電磁閥控制回路采用雙路DC24V電源。能實現(xiàn)就地操作，也能接入發(fā)電機微機控制系統(tǒng)，實現(xiàn)遠控自動操作。

4.4 液壓站配備兩只儲能罐，有充足的壓力油儲備，操作時不受外界條件制約，安全可靠，運行操作十分方便。

5 結(jié)語

隨著自動控制技術(shù)的發(fā)展，“無人值班，少人值守”的理念被廣泛應(yīng)用于電站生產(chǎn)實踐。目前，國家正在推行對老舊小水電增效擴容改造，相信橫山廟電站2號機蝶閥技改，會全面提升電站生產(chǎn)的自動化水平，將在保證電站安全經(jīng)濟運行中發(fā)揮積極作用。 ■