緊急停機閥導致開停機異常解決方法探討

郭 磊

（1.五凌電力有限公司，湖南 長沙 410000；2. 湖南省水電智慧化工程技術研究中心，湖南 長沙 410000）

0 引言

五強溪電廠位于沅水下游懷化市沅陵縣境內，是沅水流域開發(fā)的第一個電站，安裝有5臺混流式水輪發(fā)電機組，總裝機容量120 萬kW，采用長江三峽能事達電氣股份有限公司的PFWT-200-6.0-NSD型調速器。電廠將緊急停機閥動作信號作為正常開停機流程的一部分，現(xiàn)已出現(xiàn)多次因緊急停機電磁閥未正確動作導致開停機異常事件。現(xiàn)需對該電廠開停機流程中是否可取消動作緊急停機閥進行探討。

1 五強溪電廠開停機流程

五強溪電廠開機流程如圖1，第五步需滿足“緊急停機電磁閥7025Y1退出”才可以到到達第六步啟動調速器開機。

圖1 開機流程圖（局部）

五強溪電廠停機流程如圖2，調速器停機令下達后，導葉全關，第五步需滿足“調速器停機閥7025Y1投入”才可以到到達第六步投入電制動[1]。

圖2 停機流程圖（局部）

2 調速器開停機實現(xiàn)

五強溪電廠調速器液壓系統(tǒng)原理圖如圖3，機組正常的開、停機、負荷調整可通過比例伺服閥控制。來自于供油裝置的主壓力油，分為兩路，一路為操作油，進入主配壓閥的壓力腔（P腔），以及主配壓閥的恒壓腔（上端），一路經過雙精油濾器、比例伺服閥（2010Y1）、手自動切換閥（2020Y1）、緊急停機閥（7025Y1）輸出控制用油。開機時，手自動切換閥、緊急停機閥保持在圖示位置，微機調節(jié)器給比例伺服閥的驅動放大器提供電氣信號，比例伺服閥的閥芯換位（向右），輸出壓力信號油進入主配壓閥的控制腔（下端）時，因控制腔油作用面積大于恒壓腔，在同等壓強下，將產生向上的壓力，主配壓閥的主活塞向上運動打開開機腔的窗口，接力器向開機方向運動。接力器的傳感器將接力器的實際開度值反饋至驅動放大器，當接力器運動至設定值時，主配壓閥的活塞回歸中位，導葉停止在設定開度。同理，關機時，微機調節(jié)器給比例伺服閥的驅動放大器提供電氣信號，比例伺服閥的閥芯換位（向左），主配壓閥控制腔的油通過比例伺服閥通回油，主配壓閥的主活塞向下運動打開關機腔的窗口，接力器向關機方向運動，接力器的傳感器將接力器的實際開度值反饋至驅動放大器，當接力器運動至導葉全關位置時，主配壓閥的活塞回歸中位，接力器停止運動，保持導葉全關。機組運行過程中，負荷的增加也通過比例伺服閥的閥芯換位來實現(xiàn)。

圖3 調速器液壓系統(tǒng)圖（局部）

3 緊急停機閥的作用

緊急停機閥設置在最靠近主配壓閥的位置，給緊急停機電磁閥發(fā)出停機信號，閥芯換位，將比例伺服閥或液壓反饋閥的控制油切斷，同時使主配壓閥的控制腔通回油，主配壓閥活塞快速下移動作，接力器迅速關機。機組發(fā)生電氣事故保護動作或水機保護動作時，給緊急停機閥下達動作指令，實現(xiàn)機組快速停機。

五強溪電廠在停機流程中，比例伺服閥控制導葉全關后，監(jiān)控系統(tǒng)又下發(fā)了投入緊急停機閥的指令，投入緊急停機閥，使主配壓閥控制腔的油通回油，實現(xiàn)主配壓閥閥芯閉鎖在停機位置（向下），接力器關腔恒通壓力油，開腔恒通回油，使接力器可靠閉鎖在全關側。開機流程中監(jiān)控系統(tǒng)會先下達退出緊急停機閥指令，緊急停機閥退出后，比例伺服閥才會動作開機，這個過程，緊急停機閥能否正確動作將會直接影響到正常開停機流程的順利進行。

4 影響緊急停機閥正確動作的影響因素

五強溪電廠緊急停機閥結構示意如圖4，此閥是二位三通電磁換向閥，一位為停機位，一位為正常位，線圈短時通電即可換位，斷電后自保持在當前位置，閥芯上有按鈕，可人工操作停機或復歸[2，3]。閥芯配備有位置反饋裝置，當閥芯換位時發(fā)出電接點信號，給電氣回路用于判斷閥芯的位置。

圖4 緊急停機閥

從緊急停機閥的結構來看，影響其正確動作的因素有：

（1）緊急停機電磁閥線圈未接收到投入或退出指令。2018年5月14日，五強溪電廠3號機因LCU柜內調速器緊急停機閥控制繼電器損壞，無法下達復歸指令，導致調速器緊急停機閥投入線圈一直閉鎖在勵磁位置，無法復歸，開機不成功，更換3號機LCU柜內控制繼電器后正常。

（2）電磁閥線圈損壞，雖正常接受到指令，但無法執(zhí)行。2023年8月21日，五強溪電廠5號機因緊急停機電磁閥線圈燒損，無法使閥芯復歸導致開機不成功，更換電磁閥線圈后正常。

（3）閥芯卡澀，電磁閥線圈通電后閥芯無法動作。2015年4月12日、2015年8月14日，五強溪電廠4號機開機時均因緊急停機閥閥芯卡澀導致復歸失敗，開機不成功，清洗閥芯后正常。

（4）閥芯實際正確動作后，反饋裝置故障未正確反饋位置信號給監(jiān)控系統(tǒng)。2015年7月31日4號機、2015年8月12日4號機、2018年4月3日3號機、2018年4月21日3號機、2018年5月2日3號機、2018年5月14日3號機、2022年9月14日1號機、2022年9月22日1號機、2023年5月18日5號機、2023年7月11日2號機均發(fā)生因位置反饋裝置故障導致開停機流程中監(jiān)控系統(tǒng)未正確接收到緊急停機閥位置信號導致開停機不成功事件，采用更換位置反饋裝置或緊固行程開關后正常。

5 不同電廠同類型調速器緊急停機閥應用

從以上分析可知，影響緊急停機閥正確動作的因素較多，如果將緊急停機閥動作信號加入到開停機流程，比較容易導致開停機異常[4，5]。洪江電廠同樣采用長江三峽能事達電氣股份有限公司的的“比例伺服閥+主配壓閥”控制系統(tǒng)，同樣將緊急停機閥動作信號加入正常開停機流程中，同樣發(fā)生多起因電磁線圈損壞、電磁線圈電阻偏大、閥芯卡澀、行程開關異常等原因導致的緊急停機閥不能正確動作從而引發(fā)開停機異常事件。

三板溪電廠、托口電廠同樣采用長江三峽能事達電氣股份有限公司的“比例伺服閥+主配壓閥”控制系統(tǒng)，且調速器液壓系統(tǒng)原理圖與五強溪電廠相同，但三板溪電廠、托口電廠均在正常開停機中不動作緊急停機閥，而是將其保持在正常位，僅在事故情況下動作保證可靠停機。經過十幾年的實際運行，未發(fā)生過正常開停機過程中因緊急停機閥的原因導致的開停機異常事件。

6 結語

由上述調速器液壓系統(tǒng)原理圖和開停機實現(xiàn)分析，結合其他電廠運行經驗，該型號調速器僅依靠比例伺服閥可以控制接力器實現(xiàn)正常開停機，無需切換緊急停機閥。且緊急停機閥頻繁動作將會有一定幾率發(fā)生動作不到位的情況，在正常開停機流程中進行切換并不合適，建議五強溪電廠取消開停機流程中動作緊急停機閥的指令，將其保持在工作位，將可減少開停機異常的次數(shù)。其它開停機流程中動作緊急停機閥的電廠可參照執(zhí)行。