fc型主配压阀在大型及超大型机组调速器中的应用

fc型主配压阀在大型及超大型机组调速器中的应用

0主配压阀调速器当坝位于四川省攀枝花市，是雅江流域的末级站，配备四台发动机，最大容量为150mw。若水电站属于担负调峰任务的大型电站,机组启停及负荷的调整比较频繁,对调速器性能要求非常高。为提高系统稳定性,设计采用进口主配压阀。发达国家的电网较大,自动化水平和设备可靠性高,调速器故障率低,而且即便出现故障,也可立即停机,因此并未设计纯手动操作及断电自复中功能。而我国电力系统要求调速器必须具有纯手动操作功能,并且在出现故障或电源消失时调速器能保持断电前的状态,并维持开度和功率不变。因此我们需要在保留FC阀制造精度的前提下,对主配压阀适当改造并增加必要的部件,以保证FC阀能满足国内电站要求。1fc阀结构介绍1.1fc阀的原理轴流转浆式机组有两套主配压阀,而本次的改造仅仅针对导叶主配压阀。若水电站调速器导叶主配压阀型号为FC20000,阀芯直径为250mm。导叶主配的具体结构如图1所示。通过图1我们可以看出,FC型主配压阀实际是一个三位四通两端液控的换向阀。其控制原理在于:两个液控端液控面积不一样,一面大一面小。小的一面称为恒压端,在正常工作时,只要主配压阀辅助控制油路阀门打开,恒压端就通有压力油;大的一面称为控制端,其压力油来自主配压阀的先导控制部分。当控制端通压力油,由于受力面积大,主配向左移动,接力器往开机方向;当控制端通回油,在恒压端压力油作用下,主配阀芯向右移动,接力器往关机方向。恒压端有六角螺栓用于调整开机时间,当螺杆往外拧,阀芯往左位移极限越大,主操作油过流量越大,开机越快;控制端组件中有关机时间调整机构,外侧螺杆往外旋越多,阀芯往右位移极限越大,主操作油过流量越大,关机越快;反之,减小开关机时间。FC阀分段关闭装置也在控制端,当机组关闭过程中到达拐点时,分段关闭装置的压力油投入,此时阀芯在右端的极限位置缩小,主操作油过流量减小,关机速度变慢。FC阀的主要优点在于采用独特的水平布置,阀芯具有较快速的响应性能;其次配压阀的遮程非常小,一般小于0.2mm,具有很高的控制精度,另外阀套上设计有工字型开口及不同数量的圆孔(与流量相匹配),阀具有很高的线性度;整个阀体采用了铸造结构,具有非常平滑的液压油流道,大大降低了动态调节过程中的液压冲击。而且阀体自带分段关闭装置,控制方式简单,结构紧凑。1.2分段关闭装置的改造FC阀为美国GE公司设计生产,主要面对国外市场,而国外电网与国内又有所不同,FC阀并没有针对国内要求设计断电自复中机构;另外手动控制时也不能采用纯液压方式,需要有可靠的电气闭环手动控制单元。为了更好发挥FC阀的功能,我们根据国内实际情况,将分段关闭装置适当改造。原理很简单,就是将恒压端组件的内侧螺栓向内旋,使得分段关闭装置可以将主配阀芯顶到中间位,这样当分段关闭装置通压力油的时候,阀芯就会回到中间位置,从而实现定中的作用,根据其作用的改变,我们将此装置重新命名为定中缸。定中缸的重新设计使得自复中和纯手动操作功能得以实现,具体工作原理在第二节会详细介绍。而阀体本身自带的分段关闭作用将通过外接分段关闭装置来实现,具体工作原理见第三节。2sv1、sv2从图2我们可以看出,若水电站的调速器导叶液压控制系统包括两个伺服比例阀SV1、SV2,切换阀EV1(切换伺服比例阀),手动增减辅助阀EV2,掉电自复中切换阀EV3(同时也是手动增减辅助阀),手动增加阀EV4,手动减少阀EV5,紧急停机阀EV6、HV及主配压阀FC20000。2.1ev1加害保护阀sv11)正常情况下,微机通过伺服比例阀SV1控制主配FC来控制接力器的开关状态。2)若伺服比例阀SV1故障,微机自动控制EV1切换到a端工作,伺服比例阀SV2工作,正常操作导叶接力器。3)系统具有紧急停机阀,当操作紧急停机按钮,电磁阀EV6工作于a端,主配压阀控制腔直接通回油,定中缸控制腔也通回油,由于主配左腔恒压腔一直通压力油,导叶往关方向运动,实现紧急停机。2.2ev3回油掉电自复中功能是通过切换阀EV3来控制的,EV3为两位三通单线圈电磁换向阀,系统正常工作时,电磁线圈常带电,EV3工作于a端,定中缸DZ的控制腔通回油,自复中功能未投入;当系统掉电的情况下,EV3电磁线圈失电,在弹簧力作用下,EV3切换到b端工作,定中缸DZ控制腔通压力油,使主配阀芯保持在中间位置,接力器保持在掉电前的位置,实现了掉电自复中功能。2.3单设备工作原理在自动控制环节还没有完善或自动失灵的情况下,如果需要动作接力器,则可以通过手动回路来实现。手动控制功能,由手动增减辅助阀EV2、EV3,手动增加阀EV4,手动减少阀EV5组成。液压调节柜切手动后,手动增减辅助阀EV3换向,定中缸DZ的控制腔为压力油,使主配处于中间位置。然后,手动增减辅助阀EV2换向,主配压阀FC控制腔通回油。操作手动增加阀EV4,控制腔通压力油,主配往开方向动作,接力器开启;操作手动减少阀EV5,定中缸DZ的控制腔为回油,主配往关方向动作,接力器关闭。3块、分段关闭若水电站加装的分段关闭装置主要包括:分段关闭装置本体、分段关闭液压集成块、分段关闭楔形板。其中,分段关闭装置本体串联安装于接力器开操作油管上,分段关闭液压集成块安装于接力器旁,分段关闭楔形板安装在接力器活塞杆上,与活塞杆随动。分段关闭装置采用电气与机械双冗余的拐点判断方式。3.1分段关闭装置动作时,分段关闭装置是否可以正常分段关闭装置本体由插装阀C5、C6、液控换向阀V3及电磁换向阀V2组成,具体如图3所示:V3的液控端接受来自电磁换向阀V2、分段关闭装置液压集成块的拐点位置液压信号,当液控阀V3的液控端接通回油时,分段关闭装置投入,当液控阀V3的液控端接通压力油时,分段关闭装置退出。压力继电器KD可用于分段关闭装置动作时的报警。分段关闭装置退出时:插装阀C5和C6的控制端均通回油,C5、C6阀芯打开,接力器在开机和关机过程中,油路均不受插装阀节流,接力器关闭速率不受影响。分段关闭装置投入时:插装阀C5控制端通压力油,C5关闭,插装阀C6的控制端通回油,C6打开。关机过程中,油路只能通过插装阀C6回到回油箱,可以调节插装阀C6的阀芯开口大小来调节接力器关闭速率。这里有一点需要注意,分段关闭的辅助油路取自关操作油管,而并非直接来自压力罐的辅助操作油路,这是因为曾经有电站出现以下情况,由于调保计算巧合,空载开度正好在分段关闭拐点上,机械拐点无法识别是开机过程还是关机过程,处于拐点范围内即触发,所以开机过程空载状态不稳定,一会儿快一会儿慢。针对这一情况,我们若水电站调速器分段关闭装置设计中,将分段关闭装置辅助压力油(C5液控端压力油源)取自关腔主操作油管(管路在关机过程通压力油,开机过程通回油),让分段关闭装置只在关机过程作用,不影响开机过程。3.2分段关闭装置投用电气判断:当接力器关闭至拐点位置时,电气控制柜开出信号动作电磁阀V2(图3中的V2),V2换向使得去分段关闭装置本体的液压信号由压力油变为回油,分段关闭装置投入。机械判断:当接力器关闭至拐点位置时,安装于接力器活塞杆上的楔形块碰触行程换向阀V1,使得去分段关闭装置本体的液压信号由压力油变为回油,分段关闭装置投入。分段关闭液压阀集成块如图4所示:4分段关闭装置通过FC阀在若水电站的应用,我们发现,将分段关闭装置调整为定中缸可