調(diào)壓閥在老撾南奔水電站的應(yīng)用

何源望，高志遠(yuǎn)

（1.浙江華東機(jī)電工程有限公司，浙江杭州，311122；2.中國(guó)電力工程有限公司，北京，100048）

調(diào)壓閥在老撾南奔水電站的應(yīng)用

何源望1，高志遠(yuǎn)2

（1.浙江華東機(jī)電工程有限公司，浙江杭州，311122；2.中國(guó)電力工程有限公司，北京，100048）

介紹了調(diào)壓閥在老撾南奔水電站的應(yīng)用情況，并通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)檢驗(yàn)了調(diào)壓閥的安全可靠性。該應(yīng)用實(shí)例證明，采用調(diào)壓閥可以消除因機(jī)組緊急停機(jī)引起的電站引水系統(tǒng)壓力過度上升，是中小水電站替代調(diào)壓井的成熟技術(shù)，值得推廣使用。

調(diào)壓閥；安全可靠；成熟技術(shù)

1 概述

在有引水隧洞或引水壓力鋼管較長(zhǎng)的水電站中，為了克服因機(jī)組緊急關(guān)機(jī)引起管道系統(tǒng)過高的壓力上升，往往要設(shè)置調(diào)壓井。近年來，經(jīng)過水電科研工作者的不懈努力，調(diào)壓閥替代調(diào)壓井的新技術(shù)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展，在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的效果，積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，值得推廣。南奔水電站初步設(shè)計(jì)是裝兩臺(tái)17 MW的立軸混流式水輪發(fā)電機(jī)組，引水系統(tǒng)設(shè)一直徑30 m、高70 m的調(diào)壓井，詳細(xì)設(shè)計(jì)時(shí)通過對(duì)水能及引水系統(tǒng)的優(yōu)化，將裝機(jī)容量改為3臺(tái)12 MW機(jī)組，用調(diào)壓閥取代調(diào)壓井，取得了良好的運(yùn)行效果。

2 南奔水電站概況

南奔水電站位于老撾人民民主共和國(guó)烏多姆賽省北本縣境內(nèi)的南奔河下游河段上，由中國(guó)電力工程有限公司以BOT方式興建，2016年12月竣工。

電站裝有3臺(tái)12 MW立軸混流式水輪發(fā)電機(jī)組。引水方式為一管三機(jī)，每臺(tái)機(jī)組都設(shè)有調(diào)壓閥和進(jìn)水蝶閥。

電站進(jìn)水口結(jié)合攔河壩左岸布置，進(jìn)水口軸線向左岸山體偏轉(zhuǎn)45°，采用壩式進(jìn)水口，進(jìn)水口壩段長(zhǎng)23.20 m，壩高22.50 m。電站引水系統(tǒng)由進(jìn)口鋼筋混凝土明管段、引水隧洞及壓力鋼管段組成。

3 電站主要設(shè)備參數(shù)

（1）水輪機(jī)型號(hào)：HLTF120-LJ-153；額定水頭：70 m；額定流量：19.49 m3/s；額定轉(zhuǎn)速：428.6 r/min；額定出力：12.435 MW。

（2）發(fā)電機(jī)型號(hào)：SF12-14/3650；額定出力：12MW；機(jī)組GD2：150 t·m2。

（3）調(diào)壓閥型號(hào)：TFL1000/250；調(diào)壓閥通徑：1 000 mm；調(diào)壓閥行程：250 mm；操作油壓：10 MPa。

4 調(diào)壓閥工作特點(diǎn)

為保證電站運(yùn)行安全，對(duì)有壓長(zhǎng)引水系統(tǒng)的水電站，通常采用調(diào)壓井解決水壓上升和機(jī)組速率上升的問題。然而設(shè)置調(diào)壓井，土建工程量大，資金投入高，特別是由于地形、地質(zhì)條件的限制，建造調(diào)壓井非常困難。對(duì)于有壓長(zhǎng)引水系統(tǒng)的中小電站，采用調(diào)壓閥取代調(diào)壓井是很好的選擇，在電站建設(shè)工期、經(jīng)濟(jì)效益、運(yùn)行安全等方面具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。

主要性能及控制系統(tǒng)特點(diǎn)：

（1）正常開停機(jī)、增減負(fù)荷時(shí)，調(diào)壓閥保持關(guān)閉狀態(tài)，不動(dòng)作；

（2）當(dāng)水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組甩負(fù)荷時(shí)，導(dǎo)葉關(guān)閉的同時(shí)調(diào)壓閥開啟，機(jī)組恢復(fù)到空載狀態(tài)后，調(diào)壓閥恢復(fù)到關(guān)閉狀態(tài)；

（3）當(dāng)事故停機(jī)時(shí)，導(dǎo)葉關(guān)閉，調(diào)壓閥同時(shí)開啟，機(jī)組故障復(fù)位后，調(diào)壓閥恢復(fù)到關(guān)閉狀態(tài)；

（4）如調(diào)壓閥拒動(dòng)，調(diào)速器確保水輪機(jī)導(dǎo)葉只能慢速關(guān)閉，使引水管路的壓力上升不超過允許值；

（5）調(diào)壓閥最快開啟時(shí)間不大于3.5 s，最慢關(guān)閉時(shí)間連續(xù)可調(diào)，且滿足調(diào)節(jié)保證計(jì)算要求；

（6）調(diào)壓閥和調(diào)速器液壓聯(lián)動(dòng)，確保電站安全運(yùn)行。

5 調(diào)節(jié)保證基本參數(shù)整定

（1）導(dǎo)葉開啟時(shí)間29.9 s。

（2）調(diào)壓閥動(dòng)作時(shí)導(dǎo)葉正常關(guān)閉時(shí)間26.6 s（一段5 s，二段21.6 s）。

（3）調(diào)壓閥不動(dòng)作時(shí)導(dǎo)葉關(guān)閉時(shí)間37.21 s（一段15.7 s，二段21.51 s）。

（4）調(diào)壓閥開啟時(shí)間4.2 s；關(guān)閉時(shí)間78.5 s。

（5）事故配壓閥關(guān)閉時(shí)間45.7 s（一段22 s，二段23.7 s）。

6 調(diào)壓閥現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

6.1 靜態(tài)試驗(yàn)

（1）模擬開機(jī)：鎖錠在拔出狀態(tài)，調(diào)速器處于現(xiàn)地操作工況，觸摸調(diào)速器操作屏的開機(jī)按鈕，導(dǎo)葉接力器開啟至啟動(dòng)開度。

（2）模擬停機(jī)：調(diào)速器處于現(xiàn)地操作工況，觸摸調(diào)速器操作屏的停機(jī)按鈕，導(dǎo)葉接力器全關(guān)。模擬網(wǎng)及增減功：短接斷路器信號(hào)模擬并網(wǎng)，觸摸增減功按鈕或旋鈕，接力器按照增減方向移動(dòng)。

（3）模擬甩負(fù)荷：把接力器開啟到全開位置，跳開斷路器模擬信號(hào)，接力器關(guān)閉到啟動(dòng)開度。甩負(fù)荷時(shí)調(diào)壓閥快速開啟，接力器關(guān)閉到位后調(diào)壓閥開始關(guān)閉。

（4）模擬事故停機(jī)：接力器在空載開度，按事故停機(jī)按鈕，接力器全關(guān)，調(diào)壓閥開啟；事故停機(jī)復(fù)歸后，調(diào)壓閥關(guān)閉。

（5）調(diào)速器靜特性試驗(yàn)見圖2。

圖1 老撾南奔水電站調(diào)壓閥系統(tǒng)圖Fig.1 Pressure regulating valve system in Lao Lamphun hydropower station

調(diào)速器靜特性試驗(yàn)時(shí)，bp整定為6%。導(dǎo)葉接力器開關(guān)方向的測(cè)點(diǎn)記錄見圖2。轉(zhuǎn)速死區(qū)試驗(yàn)結(jié)果為ix=0.036%，小于國(guó)標(biāo)要求（不大于0.06%）。

圖2 導(dǎo)葉開度及相對(duì)應(yīng)的頻率曲線Fig.2 Frequency-opening curve

6.2 動(dòng)態(tài)試驗(yàn)

6.2.1 開/停機(jī)

6.2.1.1 手動(dòng)開機(jī)

機(jī)組停機(jī)狀態(tài)，調(diào)速器處于手動(dòng)工況，轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)速器手輪逐步開啟導(dǎo)葉至機(jī)組空轉(zhuǎn)。機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，調(diào)壓閥保持全關(guān)位置，水壓上升11.4%。

6.2.1.2 手動(dòng)停機(jī)

機(jī)組空轉(zhuǎn)狀態(tài)，調(diào)速器處于手動(dòng)工況，順時(shí)針大角度轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)速器手輪，快速關(guān)閉導(dǎo)葉，調(diào)壓閥打開到全開，機(jī)組平穩(wěn)停機(jī)，蝸殼水壓上升10.7%。

6.2.1.3 自動(dòng)開機(jī)

機(jī)組停機(jī)狀態(tài)，調(diào)速器處于自動(dòng)工況，上位機(jī)發(fā)開機(jī)指令給調(diào)速器，調(diào)速器開啟導(dǎo)葉并控制機(jī)組在空轉(zhuǎn)態(tài)，歷時(shí)約50 s。開機(jī)過程中調(diào)壓閥保持全關(guān)狀態(tài)，蝸殼壓力上升5.3%。

6.2.1.4 自動(dòng)停機(jī)

機(jī)組在空轉(zhuǎn)態(tài)，中控室發(fā)停機(jī)令給調(diào)速器，調(diào)速器自動(dòng)關(guān)閉導(dǎo)葉，機(jī)組平穩(wěn)停機(jī)。停機(jī)過程中調(diào)壓閥保持全關(guān)狀態(tài)，蝸殼壓力上升4%。

6.2.1.5 模擬事故停機(jī)

機(jī)組在空載狀態(tài)，模擬電氣事故觸發(fā)保護(hù)動(dòng)作，發(fā)事故停機(jī)指令給調(diào)速器，調(diào)速器事故停機(jī)電磁閥動(dòng)作，導(dǎo)葉快速關(guān)閉的同時(shí)調(diào)壓閥打開到全開，機(jī)組停機(jī)，蝸殼壓力上升12%。

圖3 手動(dòng)開機(jī)（2016年1月22日9時(shí)54分錄波）Fig.3 Manual startup(recorded on 9∶54 of 22nd,January 2016)

圖4 手動(dòng)停機(jī)（2016年1月22日11時(shí)6分錄波）Fig.4 Manual shutdown(recorded on 11∶06 of 22nd,January 2016)

6.2.2 手動(dòng)過速140%試驗(yàn)

機(jī)組在停機(jī)態(tài)，調(diào)速器在手動(dòng)工況，手動(dòng)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)調(diào)速器手輪，逐漸開啟導(dǎo)葉至轉(zhuǎn)速升到140%，觸發(fā)事故停機(jī)，調(diào)壓閥開啟到全開，蝸殼壓力上升23.7%。

6.2.3 甩3 MW負(fù)荷

機(jī)組帶3 MW負(fù)荷，跳開發(fā)電機(jī)出口斷路器，調(diào)速器控制機(jī)組在空載態(tài)，調(diào)節(jié)時(shí)間約28 s，調(diào)節(jié)次數(shù)為1，調(diào)壓閥開啟到全開，頻率趨穩(wěn)后調(diào)壓閥緩慢關(guān)閉，蝸殼壓力最大上升12.5%。

圖5 自動(dòng)開機(jī)（2016年1月23日9時(shí)43分錄波）Fig.5 Auto startup(recorded on 9∶43 of 23rd,January 2016)

圖6 自動(dòng)停機(jī)（2016年1月23日12時(shí)3分錄波）Fig.6 Auto shutdown(recorded on 12∶03 of 23rd,January 2016)

圖7 模擬事故停機(jī)（2016年1月23日17時(shí)35分錄波）Fig.7 Simulation of emergency shutdown(recorded on 17∶35 of 23rd,January 2016)

圖8 手動(dòng)過速140%試驗(yàn)（2016年3月8日12時(shí)19分錄波）Fig.8 Manual overspeed at 140%(recorded on 12∶19 of 8th,March 2016)

圖9 甩3 MW負(fù)荷（2016年3月23日13時(shí)34分錄波）Fig.9 Loaded for 3 MW(recorded on 13∶34 of 23rd,March 2016)

6.2.4 甩6 MW負(fù)荷

機(jī)組帶6 MW負(fù)荷，跳開發(fā)電機(jī)出口斷路器，調(diào)速器控制機(jī)組在空載態(tài)，調(diào)節(jié)時(shí)間約30 s，調(diào)節(jié)次數(shù)為1，調(diào)壓閥開啟到全開，頻率趨穩(wěn)后調(diào)壓閥緩慢關(guān)閉，蝸殼壓力最大上升7.6%。

6.2.5 甩9 MW負(fù)荷

機(jī)組帶9 MW負(fù)荷，跳開發(fā)電機(jī)出口斷路器，調(diào)速器控制機(jī)組在空載態(tài)，調(diào)節(jié)時(shí)間約35 s，調(diào)節(jié)次數(shù)為1，調(diào)壓閥開啟到全開，頻率趨穩(wěn)后調(diào)壓閥緩慢關(guān)閉，蝸殼壓力最大上升8.97%。

6.2.6 甩12 MW負(fù)荷

機(jī)組帶12 MW負(fù)荷，跳開發(fā)電機(jī)出口斷路器，調(diào)速器控制機(jī)組在空載態(tài)，調(diào)節(jié)時(shí)間約35 s，調(diào)節(jié)次數(shù)為1，調(diào)壓閥開啟到全開，頻率趨穩(wěn)后調(diào)壓閥緩慢關(guān)閉，蝸殼壓力最大上升14.5%。

圖10 甩6 MW負(fù)荷（2016年3月23日14時(shí)1分錄波）Fig.10 Loaded for 6 MW(recorded on 14∶01 of 23rd,March 2016)

7 結(jié)語

（1）現(xiàn)場(chǎng)真機(jī)試驗(yàn)成果表明，調(diào)速器和調(diào)壓閥工作性能優(yōu)良，調(diào)壓閥動(dòng)作靈敏、平穩(wěn)可靠，各種工況下的甩負(fù)荷試驗(yàn)測(cè)得的最高壓力上升都遠(yuǎn)低于本電站規(guī)定的設(shè)計(jì)值。

（2）用調(diào)壓閥替代調(diào)壓井工程效益顯著，南奔電站用調(diào)壓閥替代調(diào)壓井節(jié)省工程造價(jià)400萬元，并縮短建設(shè)工期3個(gè)月。

圖11 甩9 MW負(fù)荷（2016年3月23日16時(shí)10分錄波）Fig.11 Loaded for 9 MW(recorded on 16∶10 of 23rd,March 2016)

圖12 甩12 MW負(fù)荷（2016年3月23日16時(shí)49分錄波）Fig.12 Loaded for 12 MW(recorded on 16∶49 of 23rd,March 2016)

（3）南奔水電站調(diào)壓閥的成功投運(yùn)，為類似水電站使用調(diào)壓閥積累了經(jīng)驗(yàn)，可供類似電站借鑒。

2017-06-16

何源望（1980-），男，四川省西充縣人，從事水利水電項(xiàng)目管理工作。

作者郵箱：he_yw@ecidi.com

Application of pressure regulating valve in Lao Lamphun hydropower station

HE Yuan-wang and GAO Zhi-yuan

Zhejiang Huadong Mechanicalamp;Electrical Engineering Co.,Ltd.

The paper introduces the application of pressure regulating valve in Lamphun hydropower sta?tion.The safety and reliability of pressure regulating valve are tested on site.Its application has proved that the pressure regulating valve could solve the excess rising pressure in hydropower station system caused by emergency shutdown.It's a proven technology to take the place of surge shaft in small and me?dium-size hydropower stations,worthy of popularizing.

pressure regulating valve;safe and reliable;mature technology

TV547

B

1671-1092（2017）05-0053-05