电动调流调压阀在南山电站应用

                     电动调流调压阀在南山电站应用

                       上海申弘阀门有限公司

1、之前介绍减压阀入口压力小于设定值，现在介绍电动调流调压阀在南山电站应用工程概况
南山水电站位于泰顺县罗阳镇境内的仙居溪支流南山溪上，电站距泰顺县城约12km.整个工程由水库、发电引水隧洞、压力明管、电站厂房等建筑物组成，设计水头为177.58m，装机容量为2×2500kW，水轮机型号为HLA542—WJ—80，发电机型号为SFW2500—6／1430，工程以发电为单一任务。
电站发电输水隧洞沿南山溪大岗头山脊布置，总长约1.96km，压力明管长270m，由于受地形条件限制，设计中采用不设调压室方案。
2、电动调流调压阀在南山电站应用设置调压阀的原因
由于南山电站工作水头较高，在不设置调压室的情况下，电站在运行中可能会遇到由于各种事故，引起机组突然与系统解列，发生甩负荷的情况。在甩负荷时，由于导叶迅速关闭，水轮机的流量急剧变化，水轮机压力引水系统中会产生水击，此时产生的大水击压力上升对压力引水系统的强度影响特别强烈，严重的会破坏引水系统，引发事故，因此必须选择其他方式来限制水击压力升高。
通常限制水击压力升高的方法主要有设置调压室、装设调压阀、改变导叶关闭规律（采用导叶二段关闭）等。导叶二段关闭法在低水头电站应用较多。而对于高水头电站，多采用设置调压室来调节水击压力，但调压室建造投资大、工期长，特别容易受地质、地形等条件限制，故对兴建调压室有困难的，且导叶关闭时间Tw≤12s的中小型电站可考虑以调压阀代替调压室。调压阀的作用在于：在机组甩负荷导叶快速关闭的同时相应地打开泄流，从而降低水锤压力的上升，待导叶全关后，再缓慢关闭，使引水系统的流量缓慢变化，防止引水系统水压升高及机组飞车。

水轮发电机的结构及常见的故障分析，水轮发电机的日常维护和检修工作可以从正常运行时的检查和停机保养两方面进行，并坚持日常的清除杂物、注油除锈、紧固螺钉、更换破损零部件的工作。 
（1）水轮发电机组的检查：水轮机的外壳是否完好，有无开裂情况出现，连接螺栓是否有松动；传动装置、调速器及水轮机的转动部分是否能灵活运转；联轴器的连接有无异常，传动带接头是否牢固，传动带的松紧程度是否满足运行要求；检查全部阀门和导叶是否在关闭位置；各轴承及润滑部位是否按要求进行润滑，油质及油面应符合要求。对电气部分的检查：检查发电机和控制屏的接线是否安全，绝缘有无破损现象；转动发电机转子，并仔细判断有无异常摩擦或者撞击等不正常的响声；检查电刷与集电环或者换向器的接触是否良好，电刷压力是否适当，电刷在刷握中的活动是否正常；检查各开关的分合是否灵活，各熔断器的熔体是否已经全部插上。控制屏上全部开关的位置应正确，使发电机处于空载状态。
（2）水轮发电机的日常维护： 根据水电站机组的运行情况，定期对水轮发电机组进行必要的清扫，保持水轮发电机组设备的清洁，做到四周无杂物、无积水和及时处理掉有可能导致水轮发电机组不能正常运转的安全隐患。例如，定期切换压油装置的油泵和导轴承油泵，以防电动机受潮；调速器的各杠杆连接处要定期注油，以防止锈蚀现象；各汽水分离器要定期放水；定期清扫橡胶水导轴承润滑水的过滤器，防止杂物堵塞；机组备用时，定期做橡胶水导轴承备用润滑水的投入试验；定期向蝶阀轴承注油。此外，对于多泥沙的河流，要注意观察泥沙对轴承、导叶、转轮等的磨损；北方电站在冬季运行时，要注意防止冰块对水轮机转轮叶片的破坏。

（3）管理人员做好检查防护工作 对发电站的管理和技术人员要定期进行技术培训，提高其理论水平、故障分析和实际操作能力。在培训中，可以根据对发电机进行检修、维护、保养、故障处理等不同的工作内容对相关人员制定不同的培训计划、开展培训活动。目前有效的现场技术培训办法有技术问答、现场考问讲座、技术讲座、培训班、故障分析、实际操作和基本功表演等。可以通过签订师徒合同的形式，对电站的新人进行培训。此外，发电机的运行管理和监督工作，应该根据发电厂管理体制、值班方式的具体情况，专门单位的专人担任，其职责分工，应在现场运行规程中明确规定。对于“无人值班”电厂的发电机及其电气机械仪表的巡视检查和表计记录应在现场运行规程中明确规定。 水轮发电机是整个发电站的主要设备之一，能否保证水轮发电机、正常运行会直接影响到水电站的生产和经济效益。因此，工作人员在日常的工作使用中，一定要严格遵守水轮发电机组的运行使用规程，科学使用，做好必要的日常维护、维修工作，防患于为然，每一环节都要严格把关，保证整个工作顺利开展。只有做到使用正确维护及时，才能使水轮发电机组正常运行，延长它的使用寿命，使水电站的安全生产得到有力的保障，只有这样才能为发电厂提供一个安全、稳定、可靠的运行环境，保证电力能源的顺利供给，促进社会生产的进步，同时也为发电厂创造较好的经济效益。

3、调压阀选择及应用
3.1调压阀的选择
南山电站导叶关闭时间的设计值T为8s，符合上面提到导叶关闭时间Tw≤12s的要求，且无调压室，经多方计算和比较选择确定，南山电站调压设施采用调压阀作为调压方式，调压阀选择TFW250A／ZD型号。
3.2调压阀在应用过程中的问题及处理方法
TFW250A／ZD型调压阀采用全油压控制，原设计中有1个节流孔用于整定调压阀的关闭时间。由于调压阀是后来增加的项目，调速器厂家和调压阀厂家未能及时沟通，造成节流孔实际并不存在，调压阀关闭时间不能调整，且调压阀全行程不能达到厂家65mm的要求，实际调压阀的行程只有45mm.对于调速器和调压阀的开启关闭时间，设计调保计算的要求为：无水状态下调速器快关（99%～0）和调压阀快开时间（0～99%）为8.5s，调压阀慢关时间（99%～0）为19s；2台机组联甩额定负荷时压力上升率控制在20%以下，转速上升率控制在55%以下。按设计要求，这2台调压阀开启时间和开度都达不到设计要求，实测快开启时间为6s，开度为45mm.经分析，系两者的油缸大小不匹配，调压阀的排油不能全部进入调速器的油缸，致使调压阀排油不尽，从而影响开度。此时如果要求厂家重新制作更换调压阀将会严重拖延发电时间，造成巨大经济损失，所以只能先从技术上在考虑是否可以通过更改调速器主接力器时间来满足与调压阀的协联。
针对以上情况，技术人员重新进行调节保证计算复核调整，并对调速器和调压阀的开启、关闭时间进行整定，整定后的参数为：调速器快关时间为8.30s～8.38s，调压阀慢关时间为24.50s～46.50s.厂家技术人员按这要求对时间参数重新设置后，再次测得台机组主接力器关闭时间和调压阀0～45mm的启、闭时间（见表1），从2台机组的主接力器与调压阀接力器静态协联关系曲线（见图1、图2）可以看出调速器和调压阀协联较好，能够满足要求。

4、对调压阀进行联机测试
在调速器和调压阀协联满足协联要求后，接下来就要进行调压阀实际使用性能测试，测试方法主要是2台机进行甩负荷试验，看调压阀是否能正常工作，且各项数据能否满足设计要求。
测试过程，机组甩负荷试验时机组蜗壳压力表处静水压读数为1.908MPa（194.7m水柱）。1号机单机带额定负荷时导叶开度为62.0%，甩负荷过程中蜗壳压力大值为2.089MPa，上升率为9.49%，机组高频率为73.16Hz，上升率为46.32%；2号机单机带额定负荷时导叶开度为61.6%，甩负荷过程中蜗壳压力大值为2.124MPa，上升率为11.32%，机组高频率为72.06Hz，上升率为44.12%。从记录结果看，压力上升率都在控制要求的20%以下，转速上升率也控制在55%以下，都满足设计要求。
当1号机甩负荷试验开始，机组导叶快速关闭的同时，调压阀迅速打开，经过6.3s左右导叶全关，此时调压阀的开度为57%，行程为45×57%=25.65mm，随后调压阀缓慢关闭，经过12.7s全关。蜗壳压力大值出现在3.8s的时候，而机组转速几乎同时也达到大值。2号机甩负荷过程曲线与1号机相似。
2台机联甩99%额定负荷时（机组电气过速保护动作，其整定值为150%额定转速）机组高转速77.504Hz，上升率55.01%；蜗壳高水压2.292MPa，上升率20.13%；甩负荷试验结果基本符合设计调保计算要求。如果调压阀全开的行程能达到65mm，通过调压阀泄掉的流量会更大，蜗壳水压的上升将会更好地得到控制。
上海申弘阀门有限公司主营阀门有：减压阀(气体减压阀,可调式减压阀,水减压阀电动活塞式调流调压阀是我上海奇高阀门制造有限公司在消化吸收的基础上，研制而成的产品。它兼具流量控制、减压稳压控制、泄压持压控制、放空消能等多种功能。
HS941X电动活塞式调流调压阀结构新颖、性能、运行可靠，可广泛用于水利水电、冶金、石化、水司、市政、环保等行业各类供排水系统。
用途
电动调流调压阀是借鉴德国、日本经验，总结国内设计制造及实用经验的基础上，根据流体力学特性而开发出来的调速调压型阀门。已经在电站、引水、供水等领域得到了广泛的应用。经过改进的本系列流量调节阀不但适用于清水，对于天然江河湖泊水、轻度污水具有良好的耐受能力。从设计结构和材料选用上解决了多年来流量调节阀易结垢，卡阻，驱动装置偏大的难题。

电动调流调压阀主要用在水厂、电厂、引水工程等介质为水的管网系统，起调节管道介质流量、流态以及调节管网压力的作用。电动调流调压阀特点 该阀*于传统流量调节阀的特点就在于它的结构设计和材料选用使其不怕污水堵塞滑道，不怕结垢现象，不易卡阻。驱动装置明显减小。该阀可自动调节预先设定的管道介质参数值，使之在一定精度内保持恒定，且精度范围也可以进行调整。该阀具有良好的耐气蚀特性，阀体内壁的筋板兼有整流板的作用，可以分散水流，防止气蚀。同时，也减小了阀门的噪音和活塞的振动。该阀的控制系统可采用集成电子电路，体积小，可靠性好，灵敏度高，安装调试方便。全关渗漏量为零，可作为截止阀使用。不必另设其他截止阀门。如控制程度及精度要求不是很高，该阀的控制可以采用手动或普通电动形式。可以卧式安装，也可以立式安装。

5、结论
通过调整后，南山电站调压阀能够进行有效的调节事故状态下的水击压力，运行情况良好。比较调压阀和设置调压室使用效果，虽然调压效果不如调压室理想，但并不影响工程性能，相对调压室的建设来说，调压阀价格仅为调压井造价的1／10，取消庞大的调压井建设，不仅节约三材，还缩短了工期，相信在今后的高水头中小水电站中应该会得到逐步推广使用。与本产品相关论文：水轮机减压阀