组合阀在调速系统的应用与改进_淡洋.pdf

2023 年第 3 期2023 Number 3水电与新能源HYDOPOWE AND NEW ENEGY第 37 卷Vol37DOI:10 13622/j cnki cn42 1800/tv 1671 3354 2023 03 010收稿日期:2022 02 16作者简介:淡洋，女，工程师，主要从事三峡电厂调速器维护和检修工作。组合阀在调速系统的应用与改进淡洋，杨明亮(三峡水力发电厂，湖北 宜昌443133)摘要:目前水电厂调速系统压油泵应用的阀组多为分体式结构，存在调试不便、调整值易变等问题。介绍了一种新型组合阀，通过在三峡电站现场的实际运用，并对其结构的某些部位进一步改进，使其结构与性能更加完善。该组合阀结构简单，调试方便，现场运行稳定可靠，并可满足水电厂自动化运行的要求。关键词:调速系统;组合阀;安全阀;卸载阀;单向阀中图分类号:TV734文献标志码:B文章编号:1671 3354(2023)03 0039 03Application and Improvement of Combination Valve in Governing SystemDAN Yang，YANG Mingliang(Three Gorges Hydropower Plant，Yichang 443133，China)Abstract:At present，the valve group applied in the oil pressure pump of the governing system in hydropower plants ismainly of split type structure，which has problems such as inconvenient commissioning and unstable adjustment valuesA new type combination valve has been applied in the Three Gorges Hydropower Plant，and some parts of its structureare further improved The combination valve is of simple structure and convenient for commissioning In situ operationof the valve is stable and reliable It can also satisfy the automatic operation requirements of hydropower plantsKey words:governing system;combination valve;safety valve;unloading valve;check valve三峡水力发电站，设计安装 32 台水轮发电机组，单机容量均为 700 MW。水轮发电机组的调速器均由哈尔滨电机厂制造。哈尔滨电机厂生产的组合阀(安全阀、卸载阀、单向阀为一体)，是调速系统中不可缺少的控制元件。它可实现调速系统过压保护、压油泵卸载、加载、防压力油回流等功用。1组合阀的结构组合阀由 2 个单向阀(一个防止调速系统压力油回流，一个防止其他压油泵在卸载时的压力油回流)、安全阀、卸载阀、控制卸载阀的二位四通电磁换向阀、压力传感器、位置开关构成1。其结构如图 1 所示。组合阀安装在调速系统集油槽顶部。安全阀、压力传感器、卸载阀、位置开关与卸载阀活塞呈垂直布置，处于组合阀阀体中心线上。2 个单向阀与组合阀阀体中心线垂直，呈水平布置。“M”与压油泵出口相连;“N”与调速系统相连;“W”接集油槽;“K”接调速系统压力油，通过二位四通电磁换向阀来控制卸载阀活塞右腔是通压力油还是通排油2。2组合阀的工作原理组合阀主要有 4 种工作状态。其工作原理如图 2所示。21压油泵倒换启动压油泵启动前，阀组的零件处于图 1 位置。其中卸载阀活塞处于图 1 中下部位置。当启动时，电动机投入运转，压油泵开始启动，从压油泵出来的压力油进入 E 室，因调速系统压力为额定压力，102VT 单向阀活塞受调速系统压力油作用，紧压在阀座上，截断调速系统与组合阀的通路，防止压力油倒流。E 室与 F 室相通，这时压油泵送来的全部输油量流入 F 室通过单向阀 202VT 排入集油槽。根据系统压力来确定组合阀是处于加载状态，还是卸载状态。如果是调速系统压力6 1 MPa，延时 5 s 组合阀93水 电 与 新 能 源2023 年第 3 期图 1组合阀结构图图 2组合阀工作原理图进入加载状态，为调速系统提供压力油，这样使电动机在低负荷条件下启动，减小了启动电流。22卸载状态当二位四通电磁换向阀处于右位工作状态时(即此时调速系统压力为 6 3 MPa)，系统压力油通过电磁换向阀 P 口至 A 口，而此时 A 口为封堵状态(图 2 所示)。卸载阀活塞右腔的油经电磁换向阀 B 口至 T 口排回集油槽。压油泵从集油槽吸油，压油泵送来的压力油进入组合阀内部 E 腔，推动卸载阀活塞至右端，同时顶开单向阀 202VT，压力油进入集油槽。由于此时压油泵出口的压力油压力为 0 4 0 8 MPa，无法顶开单向阀 102VT，所以压油泵不为调速系统提供压力油，组合阀处于卸载状态，压油泵送来的油经过集油槽冷却器进入集油槽，对集油槽的油进行冷却。23加载状态当电磁换向阀处于左位工作状态时(即系统压力为 6 1 MPa)。系统压力油通过电磁换向阀 P 口至 B口进入卸载阀活塞右腔，推动卸载阀活塞左移，堵住卸载阀油口。压油泵从集油槽吸油，压力油进入组合阀E 腔。由于卸载阀油口关闭，组合阀空腔的油压力逐渐升高，当压力达到系统压力时，压力油顶开单向阀102VT，压油泵开始向调速系统输送压力油，当系统压力达到6 3 MPa 时，组合阀进入卸载状态，保持系统压力维持在 6 1 6 3 MPa。24安全保护当压油泵在正常运行时，由于电磁换向阀原因造成卸载阀活塞右腔压力油不能排回集油槽，则调速系统压力升高。或者卸载阀活塞在加载位置卡死，卸载阀活塞不能向右移动，造成调速系统压力升高。压力升高的同时，作用在安全阀活塞上的力就越大。当调速系统压力达到 6 6 MPa(三峡电厂安全阀开始动作值整定为 6 6 MPa)时，作用在安全阀活塞上的力大于安全阀弹簧的弹力，安全阀开始动作，压油泵送来的压力油部分经安全阀排回集油槽。这时如果压力继续上升，则安全阀继续排油，直到压力泵送来的全部输油量经安全阀排回集油槽，使压力不在上升，保障了整个调速系统的安全3。04淡洋，等:组合阀在调速系统的应用与改进2023 年 3 月3组合阀的特点1)该组合阀可为压油泵提供两种运行方式，即断续运行和连续运行。在断续运行时，压油泵启动，延时5 s 组合阀进入加载状态，压油泵为调速系统提供压力油。当系统压力达到 6 3 MPa 时，卸载电磁换向阀动作，进入卸载状态，然后停泵，以便压油泵再次空载启动4。2)该组合阀实际上有两级安全保护装置。当调速系统压力达到6 3 MPa 时，卸载阀卸载，这是一级安全保护。如果不能卸载，会造成系统压力升高，当压力达到6 6 MPa 时，安全阀开始动作，压油泵送来的压力油经安全阀排回集油槽，这是二级安全保护。3)通过卸载阀的调节螺钉可以调整压油泵在卸载运行时的出口压力，提高运动部件运行的平稳性，减少压油泵运行时的噪音及振动。事实证明机组调试中，通过调整压油泵卸载压力(原压油泵卸载压力为0 46 MPa，调整至 0 8 MPa)，压油泵的噪音由原来的94 8 dB 降至 89 4 dB，振动由原来的 2 03(加速度)降至 0 6(加速度)。经过 1 年来的实践证明:调高压油泵的卸载压力能有效改善压油泵运行时的噪音及振动。4)在其他压油泵运行时，通过压力传感器 102 MP可以监测到 202VT、102VT 是否漏油，还可以提供该压油泵运行时的出口压力。通过 112FC 可以监测到压油泵是在卸载状态还是加载状态。5)安全阀采用了大直径弹簧，补偿因弹簧长期受压而逐渐产生的永久变形，导致产品性能降低，消除或减弱安全阀活塞可动部件所受阻力对压力漂移的不利影响5。4现场运用通过在三峡电站现场的实际运用，该组合阀结构简单，调试方便，现场运行稳定可靠，满足水电厂自动化的要求，有一些结构需要进一步改进。1)该组合阀在安装完成后进行调试时，因操作人员的失误，将安全阀调整螺母全部松开，安全阀活塞掉入集油槽。建议在安全阀活塞杆上适当位置加工一沟槽，装上轴用弹性挡圈。2)该组合阀在卸载瞬间有流体噪音。这是因为突然卸载时，压力变化急剧，产生液压冲击而引起的噪声。建议在卸载阀活塞右端增加一缓冲装置或者在加卸载电磁阀通孔中加节流垫调节加卸载活塞移动速度，改善压力冲击噪音。3)压油泵未加载和加载时，未投入运行的压油泵加载指示灯亮。检查发现组合阀位置开关设计有误，经多次修改与调试，仍无法保证指示正确。后将组合阀位置开关改为压力开关，问题得到解决。参考文献:1 黎启柏，刘树道，成国真，等 液压元件手册 M 北京:冶金工业出版社，机械工业出版社，2000 2 刘潺 多功能液压综合实训系统的研究与实现 D 杭州:浙江大学，2008 3 蒋永勉 水电站调速器与调压阀的组合应用及常见故障 J 小水电，2010(6):61 63 4 王汉超 安谷水电站水轮机调速系统研究开发 D 邯郸:河北工程大学，2014 5 党李军，郭万军 一体化组合阀设计 J 环球市场，2020(12):396 396(上接第 38 页)度以及接力器开关腔压差均满足设计要求。三峡 20号机组改造完成投入商业运行 1 年以来，接力器及导水机构未出现异常，说明改造方案可行，施工工艺可靠，可推广至其他 ALSTOM 机组改造。参考文献:1 杨俊，刘维斌 水布垭电厂 2F 机组接力器推拉杆改造 J 水电与新能源，2020，34(5):62 64 2 张家勇 长龙水电厂水轮机调速器及接力器的改造J 科技创新与应用，2016(7):94 95 3 黄福，覃江滨 桥巩水电站天阿机组导叶接力器的技术改造 J 广西电业，2017(8):64 66 4 李德红，陆建峰 紧水滩电厂 5 号机接力器的改进 J 水电站机电技术，2016，39(2):15 16，24 5 张传山，刘元娇 水轮机接力器压紧行程调整工艺改进 J 大电机技术，2014(1):65 68 6 郑祖林 接力器调整板加工计算J 水电站机电技术，2016，39(z1):5 814