電動調(diào)流調(diào)壓閥在南山電站應(yīng)用

                       上海申弘閥門有限公司

1、之前介紹減壓閥入口壓力小于設(shè)定值，現(xiàn)在介紹電動調(diào)流調(diào)壓閥在南山電站應(yīng)用工程概況
南山水電站位于泰順縣羅陽鎮(zhèn)境內(nèi)的仙居溪支流南山溪上，電站距泰順縣城約12km.整個工程由水庫、發(fā)電引水隧洞、壓力明管、電站廠房等建筑物組成，設(shè)計水頭為177.58m，裝機容量為2×2500kW，水輪機型號為HLA542—WJ—80，發(fā)電機型號為SFW2500—6／1430，工程以發(fā)電為單一任務(wù)。
電站發(fā)電輸水隧洞沿南山溪大崗頭山脊布置，總長約1.96km，壓力明管長270m，由于受地形條件限制，設(shè)計中采用不設(shè)調(diào)壓室方案。
2、電動調(diào)流調(diào)壓閥在南山電站應(yīng)用設(shè)置調(diào)壓閥的原因
由于南山電站工作水頭較高，在不設(shè)置調(diào)壓室的情況下，電站在運行中可能會遇到由于各種事故，引起機組突然與系統(tǒng)解列，發(fā)生甩負荷的情況。在甩負荷時，由于導(dǎo)葉迅速關(guān)閉，水輪機的流量急劇變化，水輪機壓力引水系統(tǒng)中會產(chǎn)生水擊，此時產(chǎn)生的大水擊壓力上升對壓力引水系統(tǒng)的強度影響特別強烈，嚴重的會破壞引水系統(tǒng)，引發(fā)事故，因此必須選擇其他方式來限制水擊壓力升高。
通常限制水擊壓力升高的方法主要有設(shè)置調(diào)壓室、裝設(shè)調(diào)壓閥、改變導(dǎo)葉關(guān)閉規(guī)律（采用導(dǎo)葉二段關(guān)閉）等。導(dǎo)葉二段關(guān)閉法在低水頭電站應(yīng)用較多。而對于高水頭電站，多采用設(shè)置調(diào)壓室來調(diào)節(jié)水擊壓力，但調(diào)壓室建造投資大、工期長，特別容易受地質(zhì)、地形等條件限制，故對興建調(diào)壓室有困難的，且導(dǎo)葉關(guān)閉時間Tw≤12s的中小型電站可考慮以調(diào)壓閥代替調(diào)壓室。調(diào)壓閥的作用在于：在機組甩負荷導(dǎo)葉快速關(guān)閉的同時相應(yīng)地打開泄流，從而降低水錘壓力的上升，待導(dǎo)葉全關(guān)后，再緩慢關(guān)閉，使引水系統(tǒng)的流量緩慢變化，防止引水系統(tǒng)水壓升高及機組飛車。

水輪發(fā)電機的結(jié)構(gòu)及常見的故障分析，水輪發(fā)電機的日常維護和檢修工作可以從正常運行時的檢查和停機保養(yǎng)兩方面進行，并堅持日常的清除雜物、注油除銹、緊固螺釘、更換破損零部件的工作。 
（1）水輪發(fā)電機組的檢查：水輪機的外殼是否完好，有無開裂情況出現(xiàn)，連接螺栓是否有松動；傳動裝置、調(diào)速器及水輪機的轉(zhuǎn)動部分是否能靈活運轉(zhuǎn)；聯(lián)軸器的連接有無異常，傳動帶接頭是否牢固，傳動帶的松緊程度是否滿足運行要求；檢查全部閥門和導(dǎo)葉是否在關(guān)閉位置；各軸承及潤滑部位是否按要求進行潤滑，油質(zhì)及油面應(yīng)符合要求。對電氣部分的檢查：檢查發(fā)電機和控制屏的接線是否安全，絕緣有無破損現(xiàn)象；轉(zhuǎn)動發(fā)電機轉(zhuǎn)子，并仔細判斷有無異常摩擦或者撞擊等不正常的響聲；檢查電刷與集電環(huán)或者換向器的接觸是否良好，電刷壓力是否適當，電刷在刷握中的活動是否正常；檢查各開關(guān)的分合是否靈活，各熔斷器的熔體是否已經(jīng)全部插上。控制屏上全部開關(guān)的位置應(yīng)正確，使發(fā)電機處于空載狀態(tài)。
（2）水輪發(fā)電機的日常維護： 根據(jù)水電站機組的運行情況，定期對水輪發(fā)電機組進行必要的清掃，保持水輪發(fā)電機組設(shè)備的清潔，做到四周無雜物、無積水和及時處理掉有可能導(dǎo)致水輪發(fā)電機組不能正常運轉(zhuǎn)的安全隱患。例如，定期切換壓油裝置的油泵和導(dǎo)軸承油泵，以防電動機受潮；調(diào)速器的各杠桿連接處要定期注油，以防止銹蝕現(xiàn)象；各汽水分離器要定期放水；定期清掃橡膠水導(dǎo)軸承潤滑水的過濾器，防止雜物堵塞；機組備用時，定期做橡膠水導(dǎo)軸承備用潤滑水的投入試驗；定期向蝶閥軸承注油。此外，對于多泥沙的河流，要注意觀察泥沙對軸承、導(dǎo)葉、轉(zhuǎn)輪等的磨損；北方電站在冬季運行時，要注意防止冰塊對水輪機轉(zhuǎn)輪葉片的破壞。

（3）管理人員做好檢查防護工作 對發(fā)電站的管理和技術(shù)人員要定期進行技術(shù)培訓(xùn)，提高其理論水平、故障分析和實際操作能力。在培訓(xùn)中，可以根據(jù)對發(fā)電機進行檢修、維護、保養(yǎng)、故障處理等不同的工作內(nèi)容對相關(guān)人員制定不同的培訓(xùn)計劃、開展培訓(xùn)活動。目前有效的現(xiàn)場技術(shù)培訓(xùn)辦法有技術(shù)問答、現(xiàn)場考問講座、技術(shù)講座、培訓(xùn)班、故障分析、實際操作和基本功表演等。可以通過簽訂師徒合同的形式，對電站的新人進行培訓(xùn)。此外，發(fā)電機的運行管理和監(jiān)督工作，應(yīng)該根據(jù)發(fā)電廠管理體制、值班方式的具體情況，專門單位的專人擔任，其職責分工，應(yīng)在現(xiàn)場運行規(guī)程中明確規(guī)定。對于“無人值班”電廠的發(fā)電機及其電氣機械儀表的巡視檢查和表計記錄應(yīng)在現(xiàn)場運行規(guī)程中明確規(guī)定。 水輪發(fā)電機是整個發(fā)電站的主要設(shè)備之一，能否保證水輪發(fā)電機、正常運行會直接影響到水電站的生產(chǎn)和經(jīng)濟效益。因此，工作人員在日常的工作使用中，一定要嚴格遵守水輪發(fā)電機組的運行使用規(guī)程，科學使用，做好必要的日常維護、維修工作，防患于為然，每一環(huán)節(jié)都要嚴格把關(guān)，保證整個工作順利開展。只有做到使用正確維護及時，才能使水輪發(fā)電機組正常運行，延長它的使用壽命，使水電站的安全生產(chǎn)得到有力的保障，只有這樣才能為發(fā)電廠提供一個安全、穩(wěn)定、可靠的運行環(huán)境，保證電力能源的順利供給，促進社會生產(chǎn)的進步，同時也為發(fā)電廠創(chuàng)造較好的經(jīng)濟效益。

3、調(diào)壓閥選擇及應(yīng)用
3.1調(diào)壓閥的選擇
南山電站導(dǎo)葉關(guān)閉時間的設(shè)計值T為8s，符合上面提到導(dǎo)葉關(guān)閉時間Tw≤12s的要求，且無調(diào)壓室，經(jīng)多方計算和比較選擇確定，南山電站調(diào)壓設(shè)施采用調(diào)壓閥作為調(diào)壓方式，調(diào)壓閥選擇TFW250A／ZD型號。
3.2調(diào)壓閥在應(yīng)用過程中的問題及處理方法
TFW250A／ZD型調(diào)壓閥采用全油壓控制，原設(shè)計中有1個節(jié)流孔用于整定調(diào)壓閥的關(guān)閉時間。由于調(diào)壓閥是后來增加的項目，調(diào)速器廠家和調(diào)壓閥廠家未能及時溝通，造成節(jié)流孔實際并不存在，調(diào)壓閥關(guān)閉時間不能調(diào)整，且調(diào)壓閥全行程不能達到廠家65mm的要求，實際調(diào)壓閥的行程只有45mm.對于調(diào)速器和調(diào)壓閥的開啟關(guān)閉時間，設(shè)計調(diào)保計算的要求為：無水狀態(tài)下調(diào)速器快關(guān)（99%～0）和調(diào)壓閥快開時間（0～99%）為8.5s，調(diào)壓閥慢關(guān)時間（99%～0）為19s；2臺機組聯(lián)甩額定負荷時壓力上升率控制在20%以下，轉(zhuǎn)速上升率控制在55%以下。按設(shè)計要求，這2臺調(diào)壓閥開啟時間和開度都達不到設(shè)計要求，實測快開啟時間為6s，開度為45mm.經(jīng)分析，系兩者的油缸大小不匹配，調(diào)壓閥的排油不能全部進入調(diào)速器的油缸，致使調(diào)壓閥排油不盡，從而影響開度。此時如果要求廠家重新制作更換調(diào)壓閥將會嚴重拖延發(fā)電時間，造成巨大經(jīng)濟損失，所以只能先從技術(shù)上在考慮是否可以通過更改調(diào)速器主接力器時間來滿足與調(diào)壓閥的協(xié)聯(lián)。
針對以上情況，技術(shù)人員重新進行調(diào)節(jié)保證計算復(fù)核調(diào)整，并對調(diào)速器和調(diào)壓閥的開啟、關(guān)閉時間進行整定，整定后的參數(shù)為：調(diào)速器快關(guān)時間為8.30s～8.38s，調(diào)壓閥慢關(guān)時間為24.50s～46.50s.廠家技術(shù)人員按這要求對時間參數(shù)重新設(shè)置后，再次測得臺機組主接力器關(guān)閉時間和調(diào)壓閥0～45mm的啟、閉時間（見表1），從2臺機組的主接力器與調(diào)壓閥接力器靜態(tài)協(xié)聯(lián)關(guān)系曲線（見圖1、圖2）可以看出調(diào)速器和調(diào)壓閥協(xié)聯(lián)較好，能夠滿足要求。

4、對調(diào)壓閥進行聯(lián)機測試
在調(diào)速器和調(diào)壓閥協(xié)聯(lián)滿足協(xié)聯(lián)要求后，接下來就要進行調(diào)壓閥實際使用性能測試，測試方法主要是2臺機進行甩負荷試驗，看調(diào)壓閥是否能正常工作，且各項數(shù)據(jù)能否滿足設(shè)計要求。
測試過程，機組甩負荷試驗時機組蝸殼壓力表處靜水壓讀數(shù)為1.908MPa（194.7m水柱）。1號機單機帶額定負荷時導(dǎo)葉開度為62.0%，甩負荷過程中蝸殼壓力大值為2.089MPa，上升率為9.49%，機組高頻率為73.16Hz，上升率為46.32%；2號機單機帶額定負荷時導(dǎo)葉開度為61.6%，甩負荷過程中蝸殼壓力大值為2.124MPa，上升率為11.32%，機組高頻率為72.06Hz，上升率為44.12%。從記錄結(jié)果看，壓力上升率都在控制要求的20%以下，轉(zhuǎn)速上升率也控制在55%以下，都滿足設(shè)計要求。
當1號機甩負荷試驗開始，機組導(dǎo)葉快速關(guān)閉的同時，調(diào)壓閥迅速打開，經(jīng)過6.3s左右導(dǎo)葉全關(guān)，此時調(diào)壓閥的開度為57%，行程為45×57%=25.65mm，隨后調(diào)壓閥緩慢關(guān)閉，經(jīng)過12.7s全關(guān)。蝸殼壓力大值出現(xiàn)在3.8s的時候，而機組轉(zhuǎn)速幾乎同時也達到大值。2號機甩負荷過程曲線與1號機相似。
2臺機聯(lián)甩99%額定負荷時（機組電氣過速保護動作，其整定值為150%額定轉(zhuǎn)速）機組高轉(zhuǎn)速77.504Hz，上升率55.01%；蝸殼高水壓2.292MPa，上升率20.13%；甩負荷試驗結(jié)果基本符合設(shè)計調(diào)保計算要求。如果調(diào)壓閥全開的行程能達到65mm，通過調(diào)壓閥泄掉的流量會更大，蝸殼水壓的上升將會更好地得到控制。
上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,水減壓閥電動活塞式調(diào)流調(diào)壓閥是我上海奇高閥門制造有限公司在消化吸收的基礎(chǔ)上，研制而成的產(chǎn)品。它兼具流量控制、減壓穩(wěn)壓控制、泄壓持壓控制、放空消能等多種功能。
HS941X電動活塞式調(diào)流調(diào)壓閥結(jié)構(gòu)新穎、性能、運行可靠，可廣泛用于水利水電、冶金、石化、水司、市政、環(huán)保等行業(yè)各類供排水系統(tǒng)。
用途
電動調(diào)流調(diào)壓閥是借鑒德國、日本經(jīng)驗，總結(jié)國內(nèi)設(shè)計制造及實用經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，根據(jù)流體力學特性而開發(fā)出來的調(diào)速調(diào)壓型閥門。已經(jīng)在電站、引水、供水等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。經(jīng)過改進的本系列流量調(diào)節(jié)閥不但適用于清水，對于天然江河湖泊水、輕度污水具有良好的耐受能力。從設(shè)計結(jié)構(gòu)和材料選用上解決了多年來流量調(diào)節(jié)閥易結(jié)垢，卡阻，驅(qū)動裝置偏大的難題。

電動調(diào)流調(diào)壓閥主要用在水廠、電廠、引水工程等介質(zhì)為水的管網(wǎng)系統(tǒng)，起調(diào)節(jié)管道介質(zhì)流量、流態(tài)以及調(diào)節(jié)管網(wǎng)壓力的作用。電動調(diào)流調(diào)壓閥特點 該閥*于傳統(tǒng)流量調(diào)節(jié)閥的特點就在于它的結(jié)構(gòu)設(shè)計和材料選用使其不怕污水堵塞滑道，不怕結(jié)垢現(xiàn)象，不易卡阻。驅(qū)動裝置明顯減小。該閥可自動調(diào)節(jié)預(yù)先設(shè)定的管道介質(zhì)參數(shù)值，使之在一定精度內(nèi)保持恒定，且精度范圍也可以進行調(diào)整。該閥具有良好的耐氣蝕特性，閥體內(nèi)壁的筋板兼有整流板的作用，可以分散水流，防止氣蝕。同時，也減小了閥門的噪音和活塞的振動。該閥的控制系統(tǒng)可采用集成電子電路，體積小，可靠性好，靈敏度高，安裝調(diào)試方便。全關(guān)滲漏量為零，可作為截止閥使用。不必另設(shè)其他截止閥門。如控制程度及精度要求不是很高，該閥的控制可以采用手動或普通電動形式。可以臥式安裝，也可以立式安裝。

5、結(jié)論
通過調(diào)整后，南山電站調(diào)壓閥能夠進行有效的調(diào)節(jié)事故狀態(tài)下的水擊壓力，運行情況良好。比較調(diào)壓閥和設(shè)置調(diào)壓室使用效果，雖然調(diào)壓效果不如調(diào)壓室理想，但并不影響工程性能，相對調(diào)壓室的建設(shè)來說，調(diào)壓閥價格僅為調(diào)壓井造價的1／10，取消龐大的調(diào)壓井建設(shè)，不僅節(jié)約三材，還縮短了工期，相信在今后的高水頭中小水電站中應(yīng)該會得到逐步推廣使用。與本產(chǎn)品相關(guān)論文：水輪機減壓閥