國內某大型抽水蓄能電站球閥動水關閉試驗方法及數(shù)據(jù)分析

趙世寬

(哈爾濱電機廠有限責任公司，黑龍江哈爾濱 150040)

0 引言

國內某大型抽水蓄能電站共安裝4臺立軸單級可逆混流式抽水蓄能機組，每臺機組配備一臺主進水球閥，起到停機時隔斷上庫水源和發(fā)生事故時及時截斷水流的作用，機組在任何工況下，進水閥門應能動水關閉[1]，從而使機組快速停機，防止機組發(fā)生過速，甚至飛逸造成損害。

主進水球閥動水關閉試驗即是機組在發(fā)電工況時，在不同負荷下模擬調速裝置失靈狀態(tài)，對球閥進行動水關閉操作，進而驗證球閥的動水關閉能力。

1 球閥動水關閉試驗條件

進行主進水球閥動水關閉試驗前，需具備以下條件：

(1) 試驗機組完成甩負荷試驗；

(2) 試驗球閥接力器操作油管路耐壓試驗完成；

(3) 試驗球閥油壓裝置及控制柜調試完成，具備現(xiàn)地操作要求；

(4) 試驗機組上庫進水口快速閘門及尾水事故閘門調試合格，具備緊急關閉條件；

(5) 廠房滲漏排水系統(tǒng)工作正常；

(6) 水淹廠房應急系統(tǒng)工作正常；

(7) 為確保安全，建議除試驗機組外其余機組均處于停機狀態(tài)或與試驗機組共用一個引水隧洞的機組處于停機狀態(tài)。

2 試驗的注意事項

球閥動水關閉試驗屬高危、破壞性試驗，加之抽水蓄能機組廠房高程較低，出現(xiàn)意外情況易產生水淹廠房的危險，試驗時需注意以下事項：

(1) 與試驗無關人員撤離廠房；

(2) 試驗過程中上庫進水口閘門及尾水事故閘門設置專人負責緊急落門操作；

(3) 試驗過程中設置專人負責操作機組事故停機；

(4) 確保試驗過程中在緊急危險情況下導葉可關閉(試驗前已設置球閥關閉過程中導葉開度不變)；

(5) 試驗人員清楚逃生通道及逃生方法；

(6) 保持試驗期間通訊暢通。

3 試驗步驟

在機組停機狀態(tài)下連續(xù)啟閉球閥2次，記錄球閥在靜水態(tài)下啟閉時間。

機組空載狀態(tài)下球閥動水關閉試驗，自動啟動機組到空載狀態(tài)穩(wěn)定運行。調速器置現(xiàn)地手動操作位，球閥控制柜置現(xiàn)地手動操作位，現(xiàn)地操作球閥關閉，記錄試驗數(shù)據(jù)。球閥關閉后調速器恢復遠方自動控制，監(jiān)控系統(tǒng)執(zhí)行事故停機流程。機組停穩(wěn)后復歸事故信號，對球閥進行全面檢查，分析試驗數(shù)據(jù)結果。如數(shù)據(jù)良好，則繼續(xù)進行后續(xù)試驗，如分析試驗數(shù)據(jù)結果有引發(fā)機組意外情況發(fā)生的可能，則立即中止試驗。

機組帶25%額定負荷下球閥動水關閉試驗，自動啟動機組到25%額定負荷穩(wěn)定運行。調速器置現(xiàn)地手動操作位，球閥控制柜置現(xiàn)地手動操作位，現(xiàn)地操作球閥關閉，記錄試驗數(shù)據(jù)。球閥關閉到有功功率降低到設定值時，監(jiān)控系統(tǒng)執(zhí)行電氣事故停機流程停機。當球閥完全關閉后調速器現(xiàn)地操作關閉導葉，機組停穩(wěn)后復歸事故信號，對球閥進行全面檢查，分析試驗數(shù)據(jù)結果。如數(shù)據(jù)良好，則繼續(xù)進行后續(xù)試驗，如分析試驗數(shù)據(jù)結果有引發(fā)機組意外情況發(fā)生的可能，則立即中止試驗。

分別在機組帶50%、75%、100%或當前水頭最大負荷下進行球閥動水關閉試驗，試驗方法同上。

4 數(shù)據(jù)分析

圖1為現(xiàn)場錄制的空載工況下球閥動水關閉時波形圖。

圖1 空載工況動水關閉波形圖

通過圖1的數(shù)據(jù)整理，得出如表1數(shù)據(jù)：

表1 空載工況動水關閉數(shù)據(jù)

圖2～圖5為現(xiàn)場錄制的50%負荷工況下球閥動水關閉的波形圖。

圖2 50%額定負荷球閥動水關閉上下游壓力波形圖

圖3 50%額定負荷球閥動水關閉尾水管進口壓力波形圖

圖4 50%額定負荷球閥動水關閉球閥位移波形圖

圖5 50%額定負荷球閥動水關閉接力器開啟腔壓力波形圖

通過圖2～圖5的數(shù)據(jù)整理，得出如表2數(shù)據(jù)：

表2 50%額定負荷球閥動水關閉數(shù)據(jù)

通過對50%負荷工況下球閥動水關閉時的數(shù)據(jù)分析，認為球閥位移在合理范圍內，球閥接力器壓力未超過設計壓力，相比于空載工況下的動水關閉試驗數(shù)據(jù)，球閥上游壓力稍有升高，球閥下游壓力和尾水管進口壓力稍有下降，但均在合理范圍內，認為試驗數(shù)據(jù)良好，可進行后續(xù)試驗。

圖6～圖9為現(xiàn)場錄制的100%負荷工況下球閥動水關閉時波形圖。

圖6 100%額定負荷球閥動水關閉上下游壓力波形圖

圖7 100%額定負荷球閥動水關閉尾水管進口壓力波形圖

圖8 100%額定負荷球閥動水關閉球閥位移波形圖

圖9 100%額定負荷球閥動水關閉接力器開啟腔壓力波形圖

通過圖6～圖9的數(shù)據(jù)整理，得出如表3數(shù)據(jù)：

表3 100%額定負荷球閥動水關閉數(shù)據(jù)

通過對100%負荷工況下球閥動水關閉時的數(shù)據(jù)分析，認為球閥位移在合理范圍內，球閥接力器壓力未超過設計壓力，相比于50%負荷工況下的動水關閉試驗數(shù)據(jù)，球閥上游壓力再次升高，球閥下游壓力和尾水管進口壓力再次降低，但均在合理范圍內，認為試驗數(shù)據(jù)良好，試驗成功。

5 結論

通過對該球閥在機組空載、50%負荷、100%負荷下的數(shù)據(jù)整理后，對比球閥廠家提供的參考值，形成數(shù)據(jù)匯總如表4。

表4 各額定負荷下球閥動水關閉數(shù)據(jù)對比

根據(jù)上述試驗數(shù)據(jù)結果分析，該抽水蓄能電站主進水球閥動水關閉試驗各項數(shù)據(jù)滿足合理參考值，該球閥完全具備動水關閉能力，可以確保電站廠房及機組設備的運行安全。