某電站水輪機(jī)進(jìn)水蝶閥動(dòng)水關(guān)閉試驗(yàn)方案

楊文麗

（中國(guó)水利水電第十四工程局有限公司機(jī)電安裝事業(yè)部，云南 昆明650032）

1 電站及機(jī)組概況

電站裝機(jī)容量240 MW，裝設(shè)3臺(tái)80 MW混流式水輪發(fā)電機(jī)組。機(jī)組及蝶閥有關(guān)技術(shù)參數(shù)見表1～3。

表1 水輪機(jī)參數(shù)

表2 發(fā)電機(jī)參數(shù)

表3 蝶閥參數(shù)

2 試驗(yàn)設(shè)備

要求以下試驗(yàn)設(shè)備經(jīng)檢驗(yàn)合格，設(shè)備狀態(tài)完好。

DH5922動(dòng)態(tài)測(cè)試分析系統(tǒng)；

電渦流位移傳感器；

振動(dòng)傳感器；

壓力變送器。

3 試驗(yàn)內(nèi)容和方法

3.1 試驗(yàn)準(zhǔn)備及要求

（1）蝶閥安裝調(diào)試完畢，蝶閥本體、伸縮節(jié)、旁通閥及旁通管路、液壓裝置、控制柜等正常，焊縫外觀檢查無(wú)裂紋或明顯缺陷，無(wú)損檢測(cè)正常。

（2）進(jìn)水閘門及液壓站無(wú)異常，能夠正常啟閉。

（3）調(diào)速器功能正常，緊急停機(jī)電磁閥能夠正常動(dòng)作和復(fù)歸。

（4）機(jī)組啟動(dòng)前的各項(xiàng)檢查正常，滿足充水啟動(dòng)及并網(wǎng)條件，各種保護(hù)裝置及自動(dòng)裝置需正常投入。

（5）主閥靜水開啟關(guān)閉試驗(yàn)和緊急關(guān)閥功能正常。

（6）監(jiān)控系統(tǒng)機(jī)組LCU緊急停機(jī)按鈕動(dòng)作后，相關(guān)流程執(zhí)行正確。

（7）廠房滲漏排水系統(tǒng)運(yùn)行正常，試驗(yàn)前保持集水井在低水位，控制方式切為自動(dòng)運(yùn)行。

（8）所有試驗(yàn)儀器提前布置就位，各傳感器的安裝及接線必須在機(jī)組停機(jī)狀態(tài)下進(jìn)行并完成調(diào)試。

（9）試驗(yàn)機(jī)組已完成甩負(fù)荷試驗(yàn)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，甩滿負(fù)荷過(guò)程中，機(jī)組導(dǎo)葉關(guān)閉全開至全關(guān)時(shí)間約為12 s，滿足壓力鋼管末端水壓上升值不超過(guò)225 m水柱的調(diào)保計(jì)算要求。而蝶閥靜水關(guān)閉時(shí)間為100 s，可推測(cè)蝶閥正常動(dòng)水關(guān)閉的時(shí)間應(yīng)遠(yuǎn)大于導(dǎo)葉全關(guān)時(shí)間，即蝶閥動(dòng)水關(guān)閉引起的壓力鋼管水壓上升率遠(yuǎn)小于機(jī)組甩滿負(fù)荷過(guò)程中的水壓上升率，可滿足調(diào)保計(jì)算要求。

（10）為防止出現(xiàn)蝶閥動(dòng)水關(guān)閉過(guò)程中，閥門門板超過(guò)限位的可能情況，對(duì)閥門內(nèi)部設(shè)限位擋塊及對(duì)碟閥重錘設(shè)置外限位裝置。

3.2 試驗(yàn)方法和步驟

3.2.1 試驗(yàn)方法

首先在導(dǎo)葉全關(guān)、機(jī)組停機(jī)時(shí)完成蝶閥靜水啟閉試驗(yàn)，要求開啟、關(guān)閉操作正常，蝶閥啟閉到位，控制柜狀態(tài)指示燈顯示正常，開啟、關(guān)閉時(shí)間滿足設(shè)計(jì)要求，啟閉過(guò)程中蝶閥監(jiān)視無(wú)異常。靜水試驗(yàn)完成后機(jī)組帶負(fù)荷進(jìn)行蝶閥動(dòng)水關(guān)閉試驗(yàn)，試驗(yàn)按空載、25%、50%、75%、100%額定負(fù)荷依次進(jìn)行?，F(xiàn)地操作蝶閥控制柜，關(guān)閉蝶閥，蝶閥活門逐漸由全開向全關(guān)轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)組有功功率相應(yīng)逐漸減小，當(dāng)負(fù)荷接近0 MW時(shí)通過(guò)按動(dòng)機(jī)組LCU緊急停機(jī)按鈕跳發(fā)電機(jī)出口斷路器和勵(lì)磁系統(tǒng)滅磁開關(guān)、動(dòng)作調(diào)速器緊急停機(jī)電磁閥，此后蝶閥繼續(xù)關(guān)至全關(guān)狀態(tài)，檢查導(dǎo)葉和蝶閥全關(guān)位置，機(jī)組完成停機(jī)過(guò)程。每次試驗(yàn)完畢要求分析測(cè)試數(shù)據(jù)，評(píng)估蝶閥動(dòng)水關(guān)閉能力，若在安全控制指標(biāo)以內(nèi)，方可進(jìn)行下一次負(fù)荷試驗(yàn)，直到試驗(yàn)結(jié)束為止。

3.2.2 試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)

蝶閥前鋼管水壓；蝶閥后蝸殼水壓；蝶閥接力器行程或活門轉(zhuǎn)角；蝶閥軸向位移；閥前鋼管水平振動(dòng)；閥前鋼管垂直振動(dòng)；閥體水平振動(dòng)；閥體垂直振動(dòng)。

3.2.3 試驗(yàn)步驟

（1）靜水試驗(yàn)

在動(dòng)水試驗(yàn)前，應(yīng)首先對(duì)蝶閥進(jìn)行靜態(tài)試驗(yàn)，保證后續(xù)工作正常開展。

1）蝶閥靜水啟閉試驗(yàn)

試驗(yàn)條件：進(jìn)水口閘門開啟，機(jī)組處于停機(jī)狀態(tài)，導(dǎo)葉全關(guān)且鎖定投入，導(dǎo)葉漏水量滿足要求，機(jī)組制動(dòng)風(fēng)閘投入，蝶閥鎖定拔出，蝶閥控制裝置正常，蓄能罐及油泵工作正常，壓力及油位處于正常工作范圍之內(nèi)。

當(dāng)測(cè)試設(shè)備啟動(dòng)，旁通閥打開平壓后，現(xiàn)地手動(dòng)操作開啟蝶閥，用活門轉(zhuǎn)角位移傳感器記錄開啟行程，測(cè)定開啟時(shí)間；試驗(yàn)過(guò)程中觀察活門是否正常，全開后行程開關(guān)信號(hào)是否正常開出。

開啟時(shí)間測(cè)試完成后，進(jìn)行關(guān)閉時(shí)間測(cè)試，記錄關(guān)閉時(shí)間，觀察活門是否關(guān)閉到位，行程開關(guān)信號(hào)是否開出正常。

2）緊急停機(jī)回路蝶閥傳動(dòng)試驗(yàn)

待蝶閥開關(guān)機(jī)時(shí)間測(cè)定完成后，進(jìn)行緊急停機(jī)回路傳動(dòng)試驗(yàn)。

試驗(yàn)條件：機(jī)組處于停機(jī)狀態(tài)，導(dǎo)葉全關(guān)且鎖定投入，導(dǎo)葉漏水量滿足要求，機(jī)組制動(dòng)風(fēng)閘投入，蝶閥鎖定拔出，緊急停機(jī)回路工作正常，蝶閥處于全開位置。

待測(cè)試設(shè)備啟動(dòng)后，按下機(jī)組LCU柜旁“緊急停機(jī)按鈕”，觀察蝶閥和導(dǎo)葉動(dòng)作是否正常，檢驗(yàn)緊急停機(jī)回路中聯(lián)動(dòng)關(guān)閉導(dǎo)葉和蝶閥的正確性。試驗(yàn)結(jié)束進(jìn)行相應(yīng)復(fù)歸。

3）緊急停機(jī)回路導(dǎo)葉傳動(dòng)試驗(yàn)

待緊急停機(jī)回路蝶閥傳動(dòng)試驗(yàn)完成后，進(jìn)行緊急停機(jī)回路導(dǎo)葉傳動(dòng)試驗(yàn)。

試驗(yàn)條件：進(jìn)水口閘門開啟，機(jī)組處于停機(jī)狀態(tài)，蝶閥全關(guān)且鎖定投入，導(dǎo)葉全開，機(jī)組制動(dòng)風(fēng)閘投入，調(diào)速系統(tǒng)油壓裝置工作正常。

待測(cè)試設(shè)備啟動(dòng)后，按下機(jī)組LCU柜旁“緊急停機(jī)”按鈕，觀察導(dǎo)葉是否正常關(guān)閉。試驗(yàn)完成后復(fù)歸LCU緊急停機(jī)信號(hào)及緊急停機(jī)電磁閥。

（2）動(dòng)水試驗(yàn)

所有靜水試驗(yàn)全部完成且設(shè)備正常后才能進(jìn)行蝶閥動(dòng)水關(guān)閉試驗(yàn)

試驗(yàn)條件：所有電氣設(shè)備工作正常，所有保護(hù)投入正常，機(jī)組滿足開機(jī)條件（或機(jī)組處于熱備用狀態(tài)），正常開機(jī)并網(wǎng)后至發(fā)電狀態(tài)（有功可略微增加，避免機(jī)組調(diào)相運(yùn)行）；因機(jī)組采用一管三機(jī)聯(lián)合供水方式，動(dòng)態(tài)試驗(yàn)期間非試驗(yàn)機(jī)組停機(jī)備用，并做好異常情況下開機(jī)空轉(zhuǎn)泄水的準(zhǔn)備。

試驗(yàn)步驟：動(dòng)水關(guān)閉試驗(yàn)按空載、25%、50%、75%、100%額定負(fù)荷依次進(jìn)行，每次試驗(yàn)結(jié)束后經(jīng)數(shù)據(jù)分析及現(xiàn)場(chǎng)檢查后確定下次試驗(yàn)是否進(jìn)行。在整個(gè)試驗(yàn)階段中若發(fā)現(xiàn)異常情況應(yīng)立即終止試驗(yàn)，并采取相應(yīng)的應(yīng)急措施。

具體操作如下：機(jī)組帶負(fù)荷至試驗(yàn)工況，現(xiàn)場(chǎng)工作人員準(zhǔn)備工作完成后由試驗(yàn)總指揮下令手動(dòng)操作蝶閥控制柜關(guān)閉蝶閥，待有功將減至0 MW時(shí)，由工作人員操作現(xiàn)地LCU緊急停機(jī)按鈕，機(jī)組進(jìn)入緊急停機(jī)流程，機(jī)組停機(jī)后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，同時(shí)工作人員檢查蝶閥及前后鋼管焊縫，確認(rèn)安全后方可進(jìn)行下次試驗(yàn)。

4 試驗(yàn)安全組織及技術(shù)措施

4.1 安全目標(biāo)

試驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中保證人員、試驗(yàn)設(shè)備及試驗(yàn)機(jī)組的安全，不發(fā)生人身傷亡事故和設(shè)備損壞事故，確保試驗(yàn)項(xiàng)目順利完成。

4.2 安全管理

試驗(yàn)嚴(yán)格按照技術(shù)方案和作業(yè)指導(dǎo)書進(jìn)行，試驗(yàn)組成員及試驗(yàn)協(xié)助單位合理分工，明確職責(zé)，進(jìn)行危險(xiǎn)點(diǎn)分析和風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)，做好安全措施和技術(shù)交底，避免發(fā)生安全事故，同時(shí)確保測(cè)試數(shù)據(jù)真實(shí)可信。

4.3 試驗(yàn)機(jī)組及人員要求

（1）試驗(yàn)機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)運(yùn)行正常，無(wú)影響機(jī)組安全運(yùn)行的故障。

（2）試驗(yàn)機(jī)組的所有保護(hù)和安全自動(dòng)裝置均正常投入。

（3）試驗(yàn)機(jī)組投入運(yùn)行后，在試驗(yàn)期間按試驗(yàn)方案預(yù)定負(fù)荷工況及要求進(jìn)行調(diào)整。

（4）電站值班人員在機(jī)組試驗(yàn)期間負(fù)責(zé)負(fù)荷調(diào)整。

（5）設(shè)專人負(fù)責(zé)試驗(yàn)協(xié)調(diào)工作。

4.4 安全技術(shù)措施

（1）試驗(yàn)前對(duì)主蝶閥及其附件進(jìn)行全面檢查和安全性能評(píng)估。

（2）試驗(yàn)前應(yīng)確保各電氣設(shè)備及相關(guān)保護(hù)回路工作正常。

（3）試驗(yàn)過(guò)程中調(diào)速系統(tǒng)機(jī)械柜、蝶閥操作柜、LCU緊急停機(jī)按鈕旁應(yīng)有專人值守，并應(yīng)保證良好通信，出現(xiàn)異常后應(yīng)立即手動(dòng)介入操作。

（4）非試驗(yàn)機(jī)組停機(jī)備用，緊急情況下開機(jī)至空轉(zhuǎn)進(jìn)行排水。

（5）滲漏集水井水泵應(yīng)工作正常，有必要時(shí)應(yīng)增設(shè)幾臺(tái)抽水泵，做為備用。

（6）傳感器安裝、接線、調(diào)試設(shè)備時(shí)應(yīng)注意人員安全，接線完成檢查無(wú)誤后方可進(jìn)行試驗(yàn)。

（7）試驗(yàn)中若發(fā)現(xiàn)控制參數(shù)異?；蚱渌黠@故障，但未發(fā)生鋼管漏水或開裂時(shí)，應(yīng)關(guān)閉機(jī)組導(dǎo)葉，停止試驗(yàn)進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果再確定是否繼續(xù)試驗(yàn)。試驗(yàn)中若發(fā)現(xiàn)鋼管有漏水或開裂時(shí)，應(yīng)根據(jù)當(dāng)時(shí)情況由總指揮決定：①關(guān)閉導(dǎo)葉；②啟動(dòng)水泵抽水；③關(guān)閉進(jìn)水閘門；④人員撤離廠房。

4.5 危險(xiǎn)點(diǎn)分析及防范措施

危險(xiǎn)點(diǎn)一：動(dòng)水關(guān)閉過(guò)程中出現(xiàn)蝶閥或鋼管漏水、焊縫開裂的情況。防范措施：試驗(yàn)前應(yīng)對(duì)主閥進(jìn)行安全性分析，對(duì)不安全部分進(jìn)行加固措施，如對(duì)暴露鋼管段采取加固措施，應(yīng)特別注意焊縫附近（包括旁通管道及排水管），如發(fā)現(xiàn)裂紋應(yīng)采取處理措施，主閥伸縮節(jié)盤根預(yù)緊力應(yīng)正常；必須在蝶閥靜水啟閉正常后才能進(jìn)行動(dòng)水關(guān)閉試驗(yàn)；試驗(yàn)中若發(fā)現(xiàn)鋼管有漏水或開裂時(shí)，應(yīng)有應(yīng)急處置措施。

危險(xiǎn)點(diǎn)二：動(dòng)水關(guān)閉過(guò)程中，由于跳發(fā)電機(jī)出口斷路器不及時(shí)，機(jī)組調(diào)相運(yùn)行（有功為負(fù)值）。防范措施：試驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)密切監(jiān)視蝶閥關(guān)閉過(guò)程機(jī)組有功變化情況，待機(jī)組負(fù)荷較低時(shí)（如10 MW以內(nèi)），立即按動(dòng)LCU柜緊急停機(jī)按鈕，如果緊急停機(jī)流程執(zhí)行不到位，應(yīng)手動(dòng)介入，保證發(fā)電機(jī)出口斷路器及時(shí)跳閘。

危險(xiǎn)點(diǎn)三：停機(jī)過(guò)程中，導(dǎo)葉失靈，而蝶閥由于全關(guān)時(shí)間長(zhǎng)未能完全關(guān)閉，此時(shí)機(jī)組制動(dòng)根據(jù)轉(zhuǎn)速自動(dòng)投入，造成制動(dòng)風(fēng)閘和轉(zhuǎn)子制動(dòng)環(huán)磨損。防范措施：停機(jī)過(guò)程監(jiān)視蝶閥、旁通閥和導(dǎo)葉關(guān)閉情況，確認(rèn)水流完全截?cái)嗪笸度胫苿?dòng)，或者退出自動(dòng)剎車，改為手動(dòng)操作，確認(rèn)蝶閥及旁通閥已全關(guān)到位后再投入制動(dòng)。

危險(xiǎn)點(diǎn)四：在蝶閥上安裝傳感器時(shí)，出現(xiàn)高空墜落的情況。防范措施：在主閥閥體上安裝傳感器應(yīng)注意防止滑倒、摔傷，在離地面2 m及以上高度工作時(shí)需系安全帶或采用其他有效安全措施。

5 結(jié)語(yǔ)

開展電站水輪機(jī)進(jìn)水蝶閥動(dòng)水關(guān)閉試驗(yàn)，是檢驗(yàn)進(jìn)水蝶閥在動(dòng)水關(guān)閉過(guò)程中關(guān)閉時(shí)間、閥體位移、振動(dòng)、水壓等相關(guān)參數(shù)是否滿足設(shè)計(jì)要求。僅供同類機(jī)組試驗(yàn)交流參考。