白鶴灘電站調(diào)速器液壓系統(tǒng)隔離閥的應(yīng)用分析

陸現(xiàn)波，陳才龍，王 斌，李軍剛

（中國長江電力股份有限公司白鶴灘電廠籌建處，四川 涼山615400）

白鶴灘電站機(jī)組額定水頭202 m，最大水頭243.1 m，未設(shè)置筒型閥，機(jī)組停機(jī)時(shí)通過關(guān)閉活動(dòng)導(dǎo)葉隔斷水流。由于水頭高、上下游壓差大，存在水輪機(jī)停機(jī)備用時(shí)導(dǎo)葉關(guān)閉不嚴(yán)、漏水較大的可能性。導(dǎo)葉漏水較大不僅浪費(fèi)水資源，而且可能導(dǎo)致機(jī)組誤動(dòng)，損傷鎖定、風(fēng)閘等機(jī)組設(shè)備，誤傷運(yùn)行維護(hù)人員等不良后果。調(diào)速器液壓系統(tǒng)是操作活動(dòng)導(dǎo)葉的動(dòng)力機(jī)構(gòu)，而隔離閥是液壓系統(tǒng)壓力油源的開關(guān)，因此，分析研究如何利用隔離閥控制液壓系統(tǒng)油壓，以解決以上問題是很有必要的。

1 概述

白鶴灘電站調(diào)速器液壓系統(tǒng)主要由主配壓裝置、保護(hù)裝置、壓油裝置三部分組成。主配壓裝置是操作接力器、動(dòng)作導(dǎo)葉的直接執(zhí)行機(jī)構(gòu)；保護(hù)裝置主要用于監(jiān)測機(jī)組過速、油壓過低、油罐油位過低等信號(hào)而動(dòng)作于停機(jī)；壓油裝置主要是為主配壓裝置提供油壓合格的操作油源。

壓油裝置主要包括壓油罐、氣罐、油泵、隔離閥等設(shè)備，各設(shè)備根據(jù)液壓系統(tǒng)的不同運(yùn)行狀態(tài)，通過預(yù)先設(shè)計(jì)好的控制邏輯，進(jìn)行相應(yīng)動(dòng)作，以維持液壓系統(tǒng)壓力滿足調(diào)速器運(yùn)行要求。隔離閥裝設(shè)在壓油罐和主供壓力油管之間，是調(diào)速器液壓系統(tǒng)的供油閥門，其關(guān)閉打開直接決定調(diào)速器壓力源的供給與否，影響著調(diào)速器的運(yùn)行方式。

本文首先通過介紹隔離閥的動(dòng)作原理，了解其工作特性；介紹隔離閥的功能，了解其在液壓系統(tǒng)中的作用；最終分析確定機(jī)組不同運(yùn)行狀態(tài)時(shí)隔離閥的工作狀態(tài)，應(yīng)用于實(shí)際、服務(wù)于安全生產(chǎn)。

2 隔離閥控制及動(dòng)作原理

隔離閥主要由隔離液壓閥100 RI、控制電磁閥211 DR、手自動(dòng)切換閥112 VH 及其連接管路組成。100 RI 采用臥式布置在地面，211 DR 和211 VH 集成在100 RI 閥體上。100 RI 采用插裝閥型式，主要由閥體、閥芯、彈簧、端蓋等部分組成；211 DR 電磁閥主要由電磁線圈106 EM、107 EM 及其閥體組成；112 VH 為二位四通切換閥，設(shè)有自動(dòng)和手動(dòng)兩個(gè)位置和“1、2、3、4”四個(gè)油路。隔離閥液壓控制原理圖詳見圖1，隔離閥裝配圖詳見圖2。

當(dāng)112 VH 處于手動(dòng)位置時(shí)，“2、3”、“1、4”油路接通，211 DR 被切除，100 RI 下控制腔油路接通壓力油。由于100 RI 下控制腔壓力油面積大于上控制腔，100 RI 閥芯在上下腔壓差的作用下維持不動(dòng)，隔離閥處于關(guān)閉狀態(tài)，主油路被切斷。

當(dāng)112 VH 處于自動(dòng)位置時(shí)，“1、2”、“3、4”油路接通，其開、關(guān)受211 DR 的電磁閥控制。當(dāng)106 EM得電時(shí)，211 DR 的“A、P”、“B、T”連通，100 RI 下控制腔油路接通壓力油，隔離閥處于關(guān)閉狀態(tài)；當(dāng)107 EM 得 電 時(shí)，211 DR 的“A、T”、“B、P”連 通，100 RI 下控制腔油路接通回油箱，100 RI 上控制腔壓力油克服彈簧作用力，推動(dòng)100 RI閥芯向下移動(dòng)，隔離閥處于開啟狀態(tài)，主油路導(dǎo)通。

圖1 隔離閥液壓控制原理圖

圖2 隔離閥裝配圖

3 隔離閥的功能及作用

3.1 壓油罐低油位自動(dòng)關(guān)閉

調(diào)速器液壓系統(tǒng)壓油裝置設(shè)置壓力油罐和壓力氣罐，壓力氣罐與中壓氣系統(tǒng)連通，壓力油罐通過隔離閥與調(diào)速器液壓系統(tǒng)連通。正常情況下壓力油罐和壓力氣罐通過氣管保持連通，以維持系統(tǒng)調(diào)速器液壓系統(tǒng)所需壓力。

當(dāng)調(diào)速器系統(tǒng)閥門或管路等設(shè)備發(fā)生大量漏油，造成壓力油罐油位迅速下降時(shí)，若壓縮空氣進(jìn)入調(diào)速器系統(tǒng)，將造成主配、接力器等頻繁大幅度抽動(dòng)，損壞調(diào)速系統(tǒng)設(shè)備，造成機(jī)組功率波動(dòng)，甚至影響電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。

為避免上述事故發(fā)生，設(shè)置“壓油罐低油位隔離閥自動(dòng)關(guān)閉功能”。當(dāng)調(diào)速器液壓系統(tǒng)控制裝置監(jiān)測到壓油罐油位低于設(shè)定值時(shí)，發(fā)出關(guān)閉隔離閥命令，將壓油罐與液壓系統(tǒng)隔離，并啟動(dòng)壓油泵加載維持液壓系統(tǒng)壓力，一定時(shí)間內(nèi)維持機(jī)組正常運(yùn)行，為運(yùn)維人員處理系統(tǒng)漏油等事故爭取寶貴時(shí)間。

3.2 事故隔離

當(dāng)運(yùn)行人員巡檢發(fā)現(xiàn)液壓系統(tǒng)設(shè)備漏油或噴油，經(jīng)分析需要及時(shí)隔離壓力油源時(shí)，應(yīng)關(guān)閉液壓系統(tǒng)主供油閥或隔離閥。但此種情況下一般會(huì)存在地面積油、壓力油外噴等現(xiàn)象，由于液壓系統(tǒng)設(shè)備為集中布置，此時(shí)若選擇現(xiàn)場手動(dòng)關(guān)閉主供油閥，將存在人員滑倒摔傷、外噴壓力油傷人等安全風(fēng)險(xiǎn)。

隔離閥設(shè)置控制電磁閥，具備遠(yuǎn)方操作功能，當(dāng)出現(xiàn)以上事故時(shí)，通過控制柜或監(jiān)控系統(tǒng)遠(yuǎn)方發(fā)令關(guān)閉隔離閥，將壓力油源與漏油點(diǎn)隔離，很大程度上減少了事故處理人員的人身風(fēng)險(xiǎn)。

3.3 檢修隔離

當(dāng)液壓系統(tǒng)設(shè)備需要停止運(yùn)行進(jìn)行檢修維護(hù)，而又無需壓力罐撤壓時(shí)，需通過關(guān)閉隔離閥及壓力罐主供油閥，隔離壓力油源，為檢修維護(hù)人員工作時(shí)提供可靠的安全措施。

4 隔離閥的運(yùn)行狀態(tài)分析

4.1 機(jī)組運(yùn)行態(tài)

水輪機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，應(yīng)根據(jù)調(diào)度要求向電網(wǎng)輸送滿足質(zhì)量要求的電能，并根據(jù)負(fù)荷需求的變化，實(shí)時(shí)調(diào)整輸送功率。調(diào)速器作為執(zhí)行有功調(diào)整的系統(tǒng)，其液壓系統(tǒng)是操作接力器開關(guān)導(dǎo)葉的動(dòng)力源，而隔離閥是連接壓力油罐和液壓系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，其開啟和關(guān)閉直接決定著水輪機(jī)長期正常運(yùn)行與否。顯然，當(dāng)機(jī)組處在正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，隔離閥應(yīng)保持在自動(dòng)、全開狀態(tài)，確保壓力罐與壓力油管正常暢通。

4.2 機(jī)組停機(jī)備用態(tài)

機(jī)組停機(jī)備用時(shí)，機(jī)組應(yīng)轉(zhuǎn)速為零、導(dǎo)葉全關(guān)，并且導(dǎo)葉漏水量應(yīng)滿足規(guī)定要求，并具備隨時(shí)開機(jī)的特性。但高水頭電站由于上下落差大、水壓大，在不設(shè)置筒型閥系統(tǒng)的情況下，導(dǎo)葉關(guān)腔壓力是決定導(dǎo)葉漏水量大小的關(guān)鍵因素。

當(dāng)導(dǎo)葉漏水量較大時(shí)，可能造成機(jī)組停機(jī)困難，機(jī)組停機(jī)后發(fā)生誤動(dòng)，損傷鎖定、風(fēng)閘等機(jī)組設(shè)備，誤傷運(yùn)行維護(hù)人員等不良后果。

為解決上述問題，機(jī)組停機(jī)備用時(shí)隔離閥保持為全開狀態(tài)，將壓力油源通過隔離閥、主配與接力器關(guān)腔連通，并設(shè)置壓油泵啟停定值，確保液壓系統(tǒng)壓力值維持在規(guī)定的范圍內(nèi)，以確保導(dǎo)葉壓緊，漏水量滿足機(jī)組停機(jī)狀態(tài)的要求。

4.3 機(jī)組檢修態(tài)

機(jī)組檢修分為排水檢修和不排水檢修，但無論何種情況，一般均將上游門落下，隔斷機(jī)組發(fā)電的動(dòng)力源。此時(shí)，導(dǎo)葉承受的上下游壓差一般接近于零，轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力不足，不會(huì)出現(xiàn)機(jī)組誤動(dòng)的情況；同時(shí)，伴隨機(jī)組整體檢修，調(diào)速器液壓系統(tǒng)也應(yīng)隨之檢修。為了保證檢修人員工作安全或方便，此時(shí)應(yīng)關(guān)閉隔離閥，切斷液壓系統(tǒng)管道與壓力油罐的聯(lián)系。

4.4 防誤動(dòng)措施

不同的機(jī)組狀態(tài)，要求隔離閥處于對(duì)應(yīng)的開、關(guān)狀態(tài)。因巡檢、維護(hù)時(shí)誤碰、控制信號(hào)抖動(dòng)等原因，有可能造成隔離閥誤動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)，為避免以上風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)設(shè)置以下防誤動(dòng)措施。

（1）隔離閥手自動(dòng)切換閥112 VH 的切換手柄加裝閉鎖裝置，手動(dòng)和自動(dòng)狀態(tài)切換時(shí)，需先進(jìn)行解鎖操作。

（2）采集隔離閥開啟、關(guān)閉信號(hào)，送至液壓系統(tǒng)PLC，當(dāng)機(jī)組處于運(yùn)行或備用狀態(tài)時(shí)，監(jiān)測到隔離閥誤關(guān)閉，PLC 發(fā)出一次開啟隔離閥命令，若開啟失敗，則不再發(fā)令，需查明原因，進(jìn)行維護(hù)處理。

5 結(jié)語

通過對(duì)白鶴灘電站調(diào)速器系統(tǒng)隔離閥的動(dòng)作原理、功能作用的研究，分析并確定了機(jī)組不同運(yùn)行狀態(tài)下隔離閥應(yīng)保持的狀態(tài)及防止其誤動(dòng)的措施，為機(jī)組安全投產(chǎn)提供了一定的技術(shù)支撐，為機(jī)組調(diào)速器運(yùn)行方式提供了理論依據(jù)。