浅谈水电站调速器组合阀改造分析

浅谈水电站调速器组合阀改造分析

Summary：调速系统是水轮发电机组的控制核心，而油压装置正是这颗核心的“心脏”，组合阀更是调速器油压装置的重要组成部分，可解决原油压装置中安全阀动作不稳定、噪声大及油泵起动冲击大，分立阀布局凌乱、渗漏点多等问题，保证机组稳定运行。关键字：调速器；组合阀；油压装置Abstract:Thespeedregulatingsystemisthecontrolcoreofthehydrogeneratorunit,andtheoilpressuredeviceisthe"heart"ofthiscore.Thecombinedvalveisanimportantpartoftheoilpressuredeviceofthegovernor.Itcansolvetheproblemsofunstableactionofthesafetyvalve,largenoise,largestartingimpactoftheoilpump,messylayoutofthesplitvalveandmanyleakagepointsintheoriginaloilpressuredevice,soastoensurethestableoperationoftheunit.Keyword:Governor;Combinationvalve；Oilpressuredevice0引言某电站共有总装机容量604MW的水轮发电机组，分别为3台200MW混流式水轮发电机组及1台4000KW生态小机组，具有发电、调峰、调相功能，又有防洪抗灾能力，在省电网内发挥重要作用。调速器是调频的关键设备，任何发电厂都会配置这一设备，因此该电站3台大机组都装有BWT-PLC-100型双交流伺服电机双可编程微机调速器，其主要功能特点是采用残压测频；具有自动、机械手动、电手动三种运行方式，并且双机互为主、备用，可实现无扰动切换。调速器配有HYZ-6.0-6.3型油压装置，调速器油压装置是水电站控制系统的重要组成部分，油压装置由2台螺杆泵、2台组合阀、回油箱、压力油罐、自动补气装置等组成，为调速器操作提供压力能源，是水电厂发电机组转速调节的唯一动力来源，由于组合阀具有集成化程度高、体积小、结构紧凑、密封性能好、过流能力大等特点，目前广泛用于水电站油压设备，成为油压装置中的重要部件。1工作原理及原因分析每台油泵的前部设有组合阀，组合阀是一种具有止回、卸荷、安全等功能的液压装置，它的性能好坏直接影响到整个油压装置的性能。(1)使油泵在启动期间处于卸荷状态，直至原动机达到稳定转速，才向压油罐供油。(2)当油泵出口压力超过允许值时，安全阀自动打开，来自油泵的压力油排入集油槽，使油泵出口压力不再升高。(3)当压油罐中压力超过设定值较多时，卸荷阀动作，可使油泵在空载下运转，防止油泵继续向压油罐供油，引起压力过高。该水电站安装有ZF-0型组合阀，输油量6L/S，额定压力6.3MPa，通经DN40，该组合阀由2个插装元件和3个先导阀组成，在3个先导阀的控制下，主阀完成开启和关闭的动作，系统图如下图所示。现在因组合阀使用年限较久，导致其内密封圈老化，更换密封圈后也经常发生渗、漏油现象，并且在机组运行中，整定后的初放及全放值容易变动，无法固定住值，严重影响机组的稳定运行。改造前组合阀系统图改造前组合阀现场图2改造方案针对调速器组合阀运行期间存在的问题，经过多方调研，选用了国产的CDV型组合阀，其型号为CDV-40/6.3-S，S：侧进侧出，将原先分立的单向阀、安全阀、旁通（卸荷）阀组合在一起并增设了低压启动阀，并且特别采用双油路液压时序控制、优化油路组合等技术并加设先导控制部分。组合阀先导控制部分一般阀配置为机械型先导阀，而该阀旁通（卸荷）先导阀为电磁阀型。较为先进的电磁阀先导控制方式使油压装置的油泵连续或其它工作方式的压差范围都在任意的可调整定范围，另外，先导控制阀采用电磁阀，使油泵在起动时靠低压起动阀和电磁阀同时减载，而在停泵前用电磁先导阀使主阀打开卸荷，可达到空载停机，这样使阀具备了更完善的功能特别保护了油泵也保护了系统其它设备，并提供开创了更加合理的开停机方式，为电站油压设备连续运行方式的稳定及设备可靠性和自动化水平的提高等均奠定了基础。CDV-40/6.3-S型组合阀是由两个主阀单元及三个先导控制阀组成。构成了单向阀、安全阀、旁通（卸荷）阀和低压起动阀的功能。在先导阀YV1、YV2、YV3控制下，主阀CV1完成开通和关闭的动作，CV2是作为单向截止阀功能的主阀，请见下图液压系统图。组合阀液压系统图该组合阀设有三个油口，组合阀压力油进口P1，组合阀出油口P2和组合阀回油口T，P1口与油泵出口相连，出油口P2与压力油罐进口相连，回油口T与油箱内相通。低压起动阀是由先导阀YV2与主阀CV1组成。采用低压启动阀，可以使螺杆泵在启动时处于卸荷状态，螺杆泵在一定时间内逐渐带上负荷，并在电动机转速达到一定值后，螺杆泵才输出额定工作压力和有流量的压力油。当油泵启动时，由于P2的作用，单向阀CV2处于关闭状态，低压起动阀YV2在弹簧作用下处于开通状态，主阀CV1控制腔无压力油，油泵压力油流过CV1主油口回到油箱，随着电动机转速增加，P1口压力逐渐上升，控制油到达低压起动阀上腔（可调节）并克服弹簧力使活塞移动，关闭低压起动阀沟通油路，此时压力油进入CV1控制腔使CV1关闭，从而P1口压力大于P2压力而达到额定压力值，单向阀被打开向压力油罐供油，当停泵后低压起动阀又恢复起始状态。旁通阀（卸荷阀）电磁阀先导阀由旁通先导阀YV1与主阀CV1组成，它一般是为螺杆泵作连续运行而设置的。当螺杆泵连续工作时，压力罐内的压力随油泵输出流量而变化，当输入流量大于输出流量时，压力随之升高；当压力高于工作压力上限时，旁通先导控制阀YV1通电阀芯动作，切断来自油泵控制油源并使CV1控制腔泄油，CV1活塞被推开，主油路压力油随之排油卸荷，使螺杆泵工作在自循环状态，随着系统的消耗，压力罐内油压逐渐降低，当压力罐的压力达到工作油压下限时，先导阀YV1断电在弹簧力作用下阀芯恢复，CV1控制油路被接通，控制腔建压而关闭主阀，螺杆泵恢复向压力罐供油。3改造后调整与检查3.1调整安全阀通过调整安全先导阀YV3的调节螺钉，使主阀CV1在油压高于工作油压上限2%后开始排油，在油压高于工作油压上限16%之前应全部开启达到全排油，并使压力罐内的油压不再升高，当压力降到工作油压下限之前应全部关闭。调整时按顺时针方向缓慢转动螺钉（压紧调节螺钉），压力逐步达到整定值，再反复试验几次验证整定压力值无变化后，将调节螺钉用锁紧螺母锁紧并拧上保护罩。3.2调整旁通（卸荷）阀通过调整旁通（卸荷）先导阀YV1的调节螺钉，使压力罐内的油压稍高于额定油压时开始排油，随即全排并使压力罐内的油压不再升高，当压力降到工作油压下限时应全部关闭。3.3调整低压起动阀油泵电动机从静止状态到额定转速即油泵从启动达到额定油压过程中，通过调整低压起动阀的行程调节的调节螺钉（位置在低压起动阀的本体上，向里顺时针旋转调节螺钉使减载时间缩短，反之加长时间，其调节效果较明显）和流量调节的调节螺钉（位置在低压起动阀下的阀盖上侧面，顺时针旋转调节螺钉使减载时间加长，反之缩短）两个调节环节相互配合，并可采用更换CV1压盖上的节流孔塞（观测该盖侧面上有一工艺孔的封孔螺塞稍大的那个，将其拧开用内六角扳手将内部节流孔塞拆下，更换不同的节流孔塞）使减载时间在合理的范围内（一般为2～6秒），整定完毕后，须将外部保护罩拧紧防止漏油现象。3.4单向阀检查观察油泵停止后，单向阀是否能迅速关闭严密且使油泵不到转，以防止压力罐的油到流。若动作不灵活，应检查阀芯是否有卡阻，控制孔是否堵塞或过小，排除异常后重新试验。改造后组合阀现场图4结语安装新的组合阀后进行了试验，结果表明整定后的压力很稳定，经过几年运行，没有再出现整定值随意变动情况，并且工作期间也没有发生渗、漏油现象，此次改造很成功。Reference：[1]徐波.宋晶辉.陈中志.向家坝水电站调速器压油泵出口组合阀结