龙滩水电站调速器主配压阀介绍
全国大中型水电厂技术协作网第四届年会论文集 经济运营与优化调度119龙滩水电站调速器主配压阀介绍沈才山 吴祖平（龙滩水力发电厂 广西 天峨 547300）摘 要 ：龙 滩 水 电 站 调 速 器 主 配 压 阀 采 用 法 国 ALSTOM 公 司 先 进 的 产 品 ，为 满 足 调 速 器 手 动 运 行 的 要 求 ，东 方电 机 控 制 设 备 有 限 公 司 在 此 基 础 上 进 行 适 当 改 进 ，增 加 手 动 控 制 功 能 ，使 调 速 器 功 能 更 加 完 整 ，并 在 龙 滩 水 电站 得 到 了 成 功 应 用 。关 键 词 ：龙 滩 水 电 站 ；调 速 器 ；主 配 压 阀电站概述龙滩水电站是红水河梯级开发中的龙头骨干工程，位于广西壮族自治区天峨县境内的红水河上，坝址距天峨县城 15km。工程以发电为主，兼有防洪、航运等综合效益。电站按正常蓄水位 400m设计，初期按 375m 建设。电站厂房布置在左岸山体内，为全地下厂房，共安装 9 台(前期 7 台+后期 2 台) 容量为 700MW的水轮发电机组，设计年发电量分别为 156.7 亿 kWh 与 187.1 亿 kWh。电站以 500kV 电压等级接入电力系统，在系统中担任调峰、调频和事故备用。电站按无人值班，少人值守设计。目前已有 2台机组并网发电，机组运行稳定可靠。1主配压阀结构主配压阀由本体、跟踪阀两部分组成（以下所指的主配压阀是指主配压阀本体） ，如图 1。从结构原理上看主配压阀是一个三位五通阀，跟踪阀是一个三位三通阀。主配压阀采用立式安装，阀芯在重力的作用下，不易发卡。活塞直径为 250mm，搭叠量为+0.50mm，在保持导叶开度不变的情况下，压力油泵启动时间间隔为 30min 左右。主配压阀的上腔与压力油源连通，在工作过程中始终保持恒压，下腔为控制腔，下腔中油的每一体积对应主配压阀活塞的每一个位置。活塞在平衡位置时，向上最大行程为 20mm；向下最大行程为 30mm。主配压阀活塞上方安装了活塞挡块，可以根据实际情况调节活塞向上的行程。全国大中型水电厂技术协作网第四届年会论文集 经济运营与优化调度120图 1跟踪阀活塞上部直径比下部直径小 0.5mm，油压使活塞始终有一定向下的压力，又在活塞自重的作用下，使其运行时能与主配压阀活塞紧密接触，但不影响主配压阀的运行。跟踪阀只在手动运行时起作用，在导叶开度调节完成后，主配压阀通过跟踪阀回复到中位。2主配压阀的运行状态主配压阀有以下几种运行状态：自动运行状态、手动运行状态、停机状态以及紧急停机状态。机组油压控制示意图如图 2。2.1自动运行状态全国大中型水电厂技术协作网第四届年会论文集 经济运营与优化调度121图 2自动运行状态是调速器正常的运行状态，主配压阀通过伺服比例阀控制。主配压阀活塞下腔面积近似为上腔面积的 2 倍，当系统处于平衡状态时，下腔压力约为上腔的一半。当控制信号的大小和方向发生变化时，伺服比例阀动作，使主配压阀下腔的压力随之发生变化，主配压阀活塞失去原有的平衡而产生相应的移动，以控制接力器的动作，同时主配压阀位移传感器将其位移量反馈给电气控制系统，使主配压阀活塞回复到中位，实现闭环控制。在主配压阀活塞顶部安装了一个移动锥（如图 1） ，移动锥与活塞采用螺纹连接，在主配压阀缸体上安装 2 个互为冗余的位移传感器。传感器采用 SCHNEIDER ELECTRIC 公司生产的感应式接近传感器。其工作原理是一个阻尼振荡器，阻尼的强度取决于传感器感应面与被测物体之间的距离。传感器将判断该距离，并立即产生与该距离成比例的输出电流。在位移测量过程中传感器与被测物体之间无接触、无磨损，测量范围广，安装调整方便。主阀传感器在控制回路中用于实现闭环反馈。2.2手动运行状态手动切换电磁阀在调速器自动运行时始终保持励磁状态，当调速器控制电源消失时手动切换电磁阀失磁，自动切换到手动运行状态。在自动运行时，也可以根据需要切换到手动运行状态。手动操作电磁阀是一只三位四通双电磁铁换向阀，操作电源为 DC220V。该阀具有自复中功能，操作完成后阀芯将自动回到平衡位置，并将液控单向阀的控制油路与回油连通，保证其可靠密封。因此手动操作电磁阀在调节完导叶开度后，其油路通过单向阀与主配压阀控制腔断开，所以手动操作电磁阀不具备使主配压阀活塞保持在平衡位置的功能。手动切换电磁阀动作以后，通断阀的控制腔接通回油，使阀芯动作，主配压阀下腔与跟踪阀控制腔接通。当主配压阀活塞向上偏离开方向时，主配压阀下腔通过跟踪阀与排油管接通，使主配压阀活塞下移，直至主配压阀活塞达到平衡位置后下腔与排油管断开；当主配压阀活塞向下偏离关方向时，主配压阀下腔通过跟踪阀与压力油管接通，使主配压阀活塞上移，直至主配压阀活塞达到平衡位置后下腔与压力油管断开，然后保持在平衡位置，保持导叶开度。同时因为跟踪阀与主配压阀的结构关系，将主配压阀不动节点传感器安装在跟踪阀活塞的顶部。全国大中型水电厂技术协作网第四届年会论文集 经济运营与优化调度1222.3停机运行状态停机时，导叶处于关闭位置后，主配压阀活塞回复并保持在平衡位置。在机组检修时，可以断开控制电源，此时伺服比例阀失电，在弹簧的作用下，伺服比例阀处于第四工位，即主配压阀下腔通过伺服比例阀始终接通回油管，主配压阀活塞由于自重和作用于活塞上腔的油压而向下达到最大行程位置，防止主配压阀活塞向上导致导叶开启。2.4紧急停机运行状态当机组或系统发生需要停机的故障时，可以通过现地或远方启动应急按钮，实现紧急停机。这时紧急停机电磁阀动作，使紧急停机阀的控制腔接回油，阀芯在弹簧的作用下动作，使主配压阀下腔与排油管接通，活塞快速下移，导叶快速关闭。紧急停机电磁阀为双稳态电磁阀，当操作完成后在不通电的情况下其阀芯位置仍能长期保持，既满足了可靠性的要求，又提高了电磁阀的使用寿命。紧急停机电磁阀动作后只能在中控室对阀进行复归，防止紧急停机电磁阀误动。在进入机组转动部分检修时也可以使紧急停机电磁阀动作，作为安全措施，防止导叶开启。3主配压阀平衡位置的调节3.1自动运行时平衡位置的调节将手自动切换电磁阀置于手动位置，通过操作手动操作阀，将接力器全关和全开，分别校核其定值。在操作接力器过程中，观察并调整主配压阀位移传感器，使其在主阀活塞位于平衡位置时，传感器感应头正对着移动锥的中心位置偏下，此时传感器的输出信号应为 420mA 的中间值（12mA） 。操作紧急停机电磁阀使主配压阀活塞在关闭的极端位置时，观察主阀传感器探头应整体位于移动锥的范围内，并有一定的余量，以保证传感器可靠工作。3.2手动运行时平衡位置的调节将手自动切换电磁阀置于手动位置，调整主配压阀移动锥上部与跟踪阀活塞相连的调节螺杆，使接力器能停留于 0100行程的任何位置后，将调节螺杆用螺母锁紧。用手动操作阀操作接力器从全开到全关，从全关到全开，操作过程中，随机地将接力器停留在任何位置，观察其动作情况，接力器应能在任意位置停止。接力器移动全行程的时间，可根据实际运行需要改变液控单向阀出口处的节流孔来整定。4主配压阀开关机时间的调节开关机时间的调节可以通过改变活塞窗口和管路过流直径的大小来调节，龙滩主配压阀采用两种方法相结合进行调节。4.1主配压阀关机时间的调节主配压阀开腔回油管安装在主配压阀的外部，便于对管路进行节流。考虑到安装节流阀虽然方便调节，但机组运行或检修容易使阀开度发生变化，所以龙滩主配压阀采用安装节流板的方法来调节时间。节流板安装在主配压阀开腔回油管与主配压阀之间，便于调节时节流板的更换。调节步骤为：1) 通过调节保证计算获得接力器关闭时间；2) 准备不同过流直径的节流板；3) 将调速器的控制方式切到现地手动，通过操作手动操作阀，使接力器处于全开状态；4) 通过动作紧急停机电磁阀来快速关闭导叶；全国大中型水电厂技术协作网第四届年会论文集 经济运营与优化调度1235) 用秒表记录每次接力器在 2575之间经历的时间，用该时间的 2 倍作为接力器移动全行程的全关的时间，判断时间是否满足设计要求；6) 根据时间判断更换节流板直径的大小，时间长了更换直径大的节流板，时间短了更换直径小的节流板，直至时间满足设计要求。4.2主配压阀开机时间的调节因主配压阀关腔回油管设计在主配压阀本体的下部，不便于对管路进行节流。因此采用控制活塞窗口大小的方法来调节。图 3调节步骤为：1) 通过调节保证计算获得接力器开启时间；2) 按照主配压阀活塞挡块（如图 3）尺寸加工尺寸相同的调试挡块，不同的是厚度为 d 的部分采用 0.5mm 厚的钢板叠加而成，然后通过螺钉扣压在一起；3) 将调速器的控制方式切到现地手动，通过操作手动操作阀，使接力器全关；4) 通过操作手动操作阀，使接力器全开；5) 用秒表记录每次接力器在 2575之间经历的时间，用该时间的 2 倍作为接力器移动全行程的全开的时间，判断时间是否满足设计要求；6) 根据时间判断活塞挡块的厚度，时间长了减少活塞挡块的厚度，时间短了增大活塞挡块的厚度，直至时间满足设计要求；7) 根据调试活塞挡块的厚度加工原活塞挡块，清扫干净后进行回装。5结语龙滩水电站主配压阀在 1 号机组调试完成后，其参数可以作为其他机组的参考，对后期主配压阀的调试具有一定借鉴与指导意义。运行结果显示主配压阀运行正常可靠，为龙滩水电站机组的安全稳定运行做出了重要的贡献。参考文献：1 HGS-H21-250-6.3 调速器液压系统说明书 ，东方电机控制设备有限公司,2006 年 5 月2 水轮机调节（第三版） ，沈祖治主编，中国水利水电出版社,1998 年 5 月3 液压与气压传动 ，章宏甲等主编，机械工业出版社，2000 年 5 月
