乌鲁瓦提水电厂技术供水系统问题浅析及处理

柳海鹏

（新疆乌鲁瓦提建管局，新疆 和田 848000）

乌鲁瓦提水电厂技术供水系统问题浅析及处理

柳海鹏

（新疆乌鲁瓦提建管局，新疆 和田 848000）

对乌鲁瓦提水电厂技术供水系统在运行中存在的问题进行了分析，找出了其中无法调节水压的真正原因，并进行了改造处理，改善了排污及反冲洗路径，大大提高了水系统的稳定性，为实现全厂机组自动控制奠定了坚实的基础。

技术供水系统；控制阀；膜片；活塞

0 概述

乌鲁瓦提水电厂位于和田县境内和田河支流喀拉喀什河中上游，离和田市71km。电厂装设4台15MW的混流式水轮发电机组，总装机容量60MW，保证出力16.5MW，年发电量1.97亿kW·h。机组最高水头106m，设计水头78m，最小水头58.7m。机组于2000年投入运行，根据最高水头和最低水头之间的变化，电厂技术供水方式采用上游水库压力钢管取水，自流减压供水方式。

1 机组技术供水方式

机组技术供水方式见图1压力之间出现窜压问题，又能解决机组技术供水的备用系统问题。同时更换控制阀后的减压阀能不受其它窜压影响，实现了出口压力精确调节的目的。

2 减压阀的运行情况及存在的问题

技术供水系统由DN250供水总管、减压阀、滤水器、DN250闸阀和DN250蝶阀组成，分两个单元，各单元由一台减压阀供两台机组的水，另一台作为备用。减压阀选用XFY46T-16QDN250型双控制反馈系统的减压阀。这样既良好地解决了减压阀出口

机组供水的进口压力随着水头的变化在0.60～1.06MPa之间变化，而出口压力在0.20～0.50MPa之间调整，机组各轴承冷却器的压力0.15～0.20MPa，能满足机组各轴承冷却器的压力稳定运行，考虑机组供水管路的压力损失，出口压力调整在0.35MPa左右较为合理。乌鲁瓦提水库是不完年年调节水库，最高水头和最低水头之间的变化较大，枯水期水头低，丰水期水头高，水头变化较为规律。

2000年和2001年机组的技术供水系统先后投入运行。运行情况基本良好，水压较稳定，无异常情况，但是运行从2005年开始就不断地出现异常情况：小控制阀的反映比较迟钝，不能及时地调整技术供水的出口压力；当某台机组冷却水关闭，出口压力出现波动，压力不稳定，其它运行机组的技术供水压力升高；随着水库水位的下降，进口压力下降，技术供水出口压力也下降，并伴有异常声音，无法实现自动调节。为了保证压力不至于过高，发生冷却器爆裂事故，无论是开机状态，还是停机状态，必须将所有技术供水全部打开，才能保证压力不波动。

3 原因分析

根据技术供水系统图，我们首先怀疑滤水器是否堵塞，经过反复排污情况没有好转，最后认为是减压阀系统出现问题。减压阀系统由主减压阀和双反馈控制系统构成，主减压阀由阀盖、调节螺杆、主弹簧、活塞、阀瓣和阀体组成。而与主减压阀连接的双反馈控制系统部分由不锈钢球阀、射流泵、压力导管和排污阀等组成。

减压阀系统的工作原理如图2所示：P1为减压阀的进口压力、P2为减压阀出口压力，减压阀工作时，在主阀中、Pt与Pk的力达到平衡；在控制阀中Pt′与Pk′的力达到平衡。在进口压力P1变化时，出口压力P2是不变的，当进口压力P1上升时，减压阀的出口压力P2首先表现为上升，上升的P2值通过反馈系统出口管传到控制阀，使控制阀的Pk′增大，Pt′与Pk′的力达到新的平衡，h减小（见详图2）；因 h减小，控制阀的进口端压力增大，经压力导管，使主阀的Pk增大，Pt与Pk的力达到新的平衡，h减小、即主阀的过流面积减小（见详图1），上升的P2值恢复为原值。当进口压力P1下降时，主阀与控制阀的工况则与上述的工况相反。

图2 减压阀的原理图

以上工作原理可以看出，控制阀在减压阀出口压力调整方面起到主要作用，出口压力的调整主要靠双反馈系统的小控制阀，如小控制阀存在问题出口压力就会出现不稳定状态。为此决定对主减压阀及双反馈控制系统进行了拆卸检查，在解体后发现主减压阀阀体及主弹簧均没有磨损及断裂现象，但双反馈系统中小控制阀膜片老化、破裂，压力导管被堵塞、丝扣断裂等现象。如图3所示膜片式控制阀主要由压紧螺母7、阀体11、膜片式活塞8、尼龙阀座9、阀盖6等构成，其中膜片式活塞是调整压力的主要部件，压紧螺母、膜片等组成活塞，在运行中膜片式活塞带动阀瓣调整控制阀的开度，开度的大小直接影响主减压阀出口压力的稳定，若膜片破损、击穿等情况，压力水窜到弹簧座内，双反馈控制系统就失控，造成无法调压。膜片破裂的主要原因是：（1）膜片的控制强度不够，可用度和可靠性差，在管道水锤出现时容易击穿；（2）橡胶膜片易老化，使用年限已到，强度降低；（3）在控制阀维护时，容易损坏膜片。

图3 膜片控制阀结构图

4 处理措施

要彻底解决此问题，需要立即对该小控制阀进行更换，最后决定采用活塞式控制阀代替膜片式控制阀（见图4）。活塞式控制阀比膜片式控制阀有许多优点，主要有：（1）结构、尺寸上和膜片式控制阀相同，易于更换，不同之处铜制的活塞取代了原橡胶膜片；（2）不锈钢的阀座取代了原尼龙阀座；（3）铜制的活塞使用寿命长，动作灵活，不会出现生锈等情况；（4）在其他结构上也做了相应的调整。铜制的活塞式控制阀解决了老膜片式控制阀存在的许多问题。2006年对4台机组减压阀双反馈系统的控制阀全部进行了更换，为了使控制阀在调节过程中不至于被淤泥堵住，在改造时对控制回路特别增加了一套反冲洗装置，定期进行反冲洗。经过3年多运行证明，该技术供水系统不管是在高水头，还是在低水头运行出口水压力保持在一定范围，压力波动减小，保证了机组的安全稳定运行，为实现机组自动化打下了良好的基础。

图4 活塞式控制阀结构图

5 结束语

技术供水系统是水轮发电机组主要的辅助系统，一旦出现供水中断，将严重危及机组运行，目前水头低的机组采用自压力式供水方式，水头高的机组采用减压阀方式减压，选择好的减压阀设备是整个水系统的关键，而对减压阀进行调节的反馈系统是能否正确调压的保证，乌鲁瓦提水电厂技术供水系统的改造可作为其他类似供水方式电厂提供借鉴。

TV735

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1672-5387（2010）02-0056-03

2009-12-08

柳海鹏（1976-），男，工程师，从事水利水电工程管理工作。