水電站調(diào)速器事故配壓閥低油壓誤動(dòng)原因分析與處理

藺峰

1 事故停機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行原理

某水電站調(diào)速器事故停機(jī)系統(tǒng)操作油源和控制油源均來(lái)自壓力罐。調(diào)速系統(tǒng)正常工作時(shí)，來(lái)自過(guò)速裝置的壓力油通過(guò)事故停機(jī)電磁閥進(jìn)入事故停機(jī)液控閥液壓控制腔，同時(shí)來(lái)自壓力罐的控制油進(jìn)入右側(cè)事故配壓閥活塞腔，活塞關(guān)閉，接力器由主配壓閥系統(tǒng)控制。機(jī)組事故停機(jī)時(shí)，事故停機(jī)電磁閥切換或過(guò)速裝置控制油失壓使事故停機(jī)液控閥液壓控制腔失壓，液控閥在彈簧的作用下切換，事故配壓閥右側(cè)活塞腔失壓，活塞開(kāi)啟，來(lái)自壓力罐的壓力油通過(guò)主供油源閥后進(jìn)入接力器關(guān)腔，接力器動(dòng)作，導(dǎo)葉以最快速度關(guān)閉，保護(hù)機(jī)組安全[1]。

2 事故配壓閥誤動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)情況介紹

某電站機(jī)組調(diào)速器停機(jī)檢修期間，在調(diào)速系統(tǒng)壓力罐撤壓過(guò)程中，當(dāng)壓力罐壓力下降至0.45MPa左右時(shí)，右側(cè)事故配壓閥活塞指示桿顯示該活塞正在緩慢下落，機(jī)組導(dǎo)葉緩慢關(guān)閉至全關(guān)（撤壓前導(dǎo)葉開(kāi)度約15%）。

經(jīng)初步排查，如圖1所示，事故配壓閥主供油閥為DN200球閥，該閥限位螺桿調(diào)整不當(dāng)使球閥關(guān)閉不嚴(yán)，在右側(cè)事故配壓閥活塞動(dòng)作的情況下壓力罐的壓力油進(jìn)入接力器關(guān)腔（接力器在靜水或無(wú)水情況下動(dòng)作壓力約0.40MPa），接力器動(dòng)作致機(jī)組導(dǎo)葉全關(guān)。

3 事故配壓閥誤動(dòng)原因分析

3.1 活塞受重力影響而下落

事故配壓閥由殼體、活塞、彈簧和位置指示桿等部件組成，其中位置指示桿用于指示活塞位置，彈簧用于在活塞動(dòng)作時(shí)起緩沖作用?，F(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)事故配壓閥活塞控制腔位于活塞下方，無(wú)壓情況下，事故配壓閥活塞在自身重力影響下會(huì)使活塞端部密封不嚴(yán)。

活塞控制油源和事故壓力油源均來(lái)自壓力罐，正常情況下兩處油源壓力值相等，因此可以計(jì)算出一個(gè)壓力值，當(dāng)系統(tǒng)壓力＜該壓力值時(shí)，活塞會(huì)由于自身重力的影響無(wú)法封閉。如果該壓力值＞0.45MPa，證明本次事故配壓閥活塞誤動(dòng)原因?yàn)樽陨碇亓?dǎo)致。

根據(jù)力的平衡原理，得出式（1）。

此處彈簧力可忽略不計(jì)，即F彈=0，有式（2）。

式（2）中：P 為調(diào)速系統(tǒng)壓力，Pa；m-活塞自重，kg，取 m=30kg；D1為活塞上部直徑，m，D1=0.20m；D2為活塞下部直徑，m，D2=0.25m。

根據(jù)式（2）算得：P=0.0166MPa。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，當(dāng)系統(tǒng)壓力＞0.0166MPa時(shí)，事故配壓閥活塞可以完全封閉，這與現(xiàn)場(chǎng)0.45MPa動(dòng)作值相差較大，可以判定不是由于活塞自重導(dǎo)致事故配壓閥誤動(dòng)。

3.2 事故停機(jī)液控閥低壓情況下動(dòng)作

事故配壓閥活塞控制油源來(lái)自于事故停機(jī)液控閥，當(dāng)事故停機(jī)液控閥液壓控制腔帶壓時(shí)，事故配壓閥右側(cè)活塞后腔通壓力油，活塞關(guān)閉；當(dāng)事故停機(jī)液控閥液壓控制腔無(wú)壓時(shí)，事故停機(jī)液控閥切換，事故配壓閥右側(cè)活塞腔失壓，活塞開(kāi)啟[2]。

撤壓過(guò)程中當(dāng)液控閥液壓控制腔作用力＜彈簧腔彈力時(shí)，液控閥會(huì)自動(dòng)切換，事故配壓閥右側(cè)活塞開(kāi)啟，事故壓力油進(jìn)入接力器關(guān)腔，導(dǎo)致導(dǎo)葉全關(guān)。查華德液壓產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于WEH25型彈簧復(fù)位的二位電液換向閥，其最小控制油壓為1.3MPa，當(dāng)系統(tǒng)壓力＜該值時(shí)，液壓控制腔操作力將＜彈簧腔復(fù)位力，事故停機(jī)液控閥切換，導(dǎo)致事故配壓閥誤動(dòng)作。

4 事故停機(jī)系統(tǒng)改進(jìn)方案

如圖1所示，在事故停機(jī)系統(tǒng)中增加小油罐、雙向電磁閥A和管路逆止閥，其中逆止閥使壓力罐中的壓力油可以進(jìn)入小油罐，小油罐中的壓力油不能進(jìn)入壓力罐，保證壓力罐撤壓過(guò)程中小油罐壓力不會(huì)同時(shí)被撤除；電磁閥A為雙向兩位四通電磁閥，一端采用彈簧控制，另一端采用壓力罐壓力信號(hào)控制，保證液控閥液壓控制腔由兩路壓力油源供給。當(dāng)壓力罐壓力過(guò)低時(shí)，小油罐中的壓力油對(duì)事故停機(jī)液控閥進(jìn)行控制，小油罐容積根據(jù)電磁閥A和液控閥的滲漏量并結(jié)合狀態(tài)保持時(shí)間進(jìn)入綜合計(jì)算。

圖1 事故停機(jī)系統(tǒng)優(yōu)化原理圖

系統(tǒng)工作原理：機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，小油罐中充滿(mǎn)壓力油，油壓與系統(tǒng)油壓相同，電磁閥A中P口和B口相通，事故停機(jī)液控閥由事故停機(jī)電磁閥和過(guò)速飛擺控制；當(dāng)壓力罐壓力下降至一定值時(shí)（由于液控閥最小控制油壓為1.3MPa，可將電磁閥A動(dòng)作值設(shè)定為2MPa），電磁閥A動(dòng)作，P口與A口連通，小油罐中的壓力油通過(guò)電磁閥A進(jìn)入液控閥液壓控制腔（小油罐前端由于逆止閥的阻隔作用，小油罐的壓力與機(jī)組正常工作時(shí)的壓力相同），確保事故停機(jī)液控閥不會(huì)因?yàn)閴毫迚毫档投鴦?dòng)作。只有當(dāng)壓力罐壓力降低至接力器靜水操作壓力以下時(shí)，事故配壓閥的動(dòng)作才不會(huì)導(dǎo)致機(jī)組導(dǎo)葉誤動(dòng)，該方法可以有效防止調(diào)速系統(tǒng)在撤壓過(guò)程中造成導(dǎo)葉誤動(dòng)，同時(shí)該裝置系統(tǒng)改動(dòng)量小，簡(jiǎn)單可靠。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在系統(tǒng)撤壓過(guò)程中，如果事故配壓閥主供油源球閥關(guān)閉嚴(yán)密，同樣可以保證機(jī)組導(dǎo)葉不會(huì)誤動(dòng)，但不能排除主供油球閥會(huì)因?yàn)槿藶榛蛟O(shè)備本身原因而出現(xiàn)關(guān)閉不嚴(yán)的情況發(fā)生，因此為了從根本上消除導(dǎo)葉誤動(dòng)問(wèn)題，對(duì)事故停機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行必要的改進(jìn)可以有效防止導(dǎo)葉誤動(dòng)，可以很好地保證現(xiàn)場(chǎng)人員和設(shè)備的安全。

[1]崔 巖.水電站水輪機(jī)調(diào)速器的調(diào)試與維護(hù)[J].科技展望，2015（08）：109.

[2]舒周楊.秀觀水電站調(diào)速器系統(tǒng)改造[J].水力發(fā)電，2011（08）：71～72.