ZJY46H型减压阀在高水头电站技术供水应用的经验

周 刚，张殿祥

（天生桥水力发电总厂，贵州 兴义 562400）

0 概述

天生桥二级电站位于广西隆林县与贵州安龙县交界处的南盘江上，总装机6×220 MW，首台机组于1992年12月投运，1994年末一期4台机组全部投运，2000年二期2台机组全部投运。电站技术供水系统采用单元供水方式，即两台机组为一单元，电站初期运行技术供水主供水采用水泵供水，一单元有两台工作泵，一台备用泵，水泵运行方式设计为循环备用，压力钢管减压供水作为备用供水。在天生桥一级电站水库投运后，采用压力钢管减压供水作为机组技术供水主供水，每台机组压力钢管上设有一个取水口，各自经减压后接入供水联络管。但由于电站投运初期由于河流内泥沙含量较大，导致水泵轴套、密封频繁损坏，故障率较高，因此在1994年将技术供水主供水改为压力钢管减压供水，水泵供水为备用供水。

1 电站相关参数

机组型式：立轴单轮混流式；最高水头：204 m；额定水头：176 m；最低水头：174 m；加权平均水头：185 m；额定水头下的流量：139.8 m3/s；额定转速：200 r/min；飞逸转速：363 r/min；机组技术供水方式：自流减压（主供水）、水泵（备用水）；单机技术供水流量：1300 m3/h；单机供水压力：0.7 MPa（主机）。

2 机组技术供水系统简介

技术供水系统如图1所示，电厂机组技术供水为2套装置，主供水为自流减压；备用为水泵供水。图1中虚线以上部分为自流减压供水系统;虚线以下部分为水泵供水系统。3号、4号、5号、6号机技术供水系统与1号、2号机基本相同。

如图1所示，由S101-S201 DN300闸阀自电动阀分别自压力钢管取水，过电动阀S102、S202后分别经1号机减压阀和2号机减压阀，减压后汇到供水总管，再经滤水器分别供至1号、2号机组技术供水系统。

图1 技术供水系统

在S101和S102之间联接1号制冷减压阀供厂房空调用水；在减压阀出口装有安全泄压阀。S102和S202是DN300电动闸阀，控制机组供水减压阀的启闭。总管上的SD001是其它机组供水系统的隔离阀，便于各供水系统之间的相互切换。

减压阀的出口压力整定值为0.7 MPa，再由机组各用用户阀调至所需的压力。

2.1 机组设备供水量（表1）

表1 设备设计供水量

2.2 机组主用技术供水更改原因

电厂常年水头约200 m,就经济运行的角度出发，以水泵作为主供水更为合算。原设计就是以水泵供水为主供水。但因泥沙磨损、水泵故障、停机维修等方面的原因，导致运行费用高；同时，因故障停机维修，导致了电网供电不正常，而且，维修维护工作量大。故于1994年改为自流减压供水为机组主供水。

3 减压系统稳压阀应用简介

天生桥二级电站使用的ZJY46H-25Q型自流减压系统减压稳压阀共13台。其中：ZJY46H-25Q/ⅤDN300×6台用于主机供水，出口压力可调节值为0.3～0.9 MPa，整定值为 0.7 MPa；ZJY46H-25Q/ⅤDN250×2台用于厂房空调供水，出口压力可调节值为0.3～0.9 MPa，整定值为0.4MPa；ZJY46H-25Q/ⅤDN150×2台用于厂房生活用水，出口压力可调节值为0.3～0.6 MPa，整定值为0.3 MPa；ZJY46H-25Q/ⅤDN100×3台用于家属区生活用水，出口压力可调节值为0.3～0.6 MPa，整定值为0.35 MPa。

4 机组自流减压技术供水运行过程

天生桥二级电站于建站初期使用的减压阀，为1994年3月安装的德国进口Y43H-25C DN300的先导活塞式减压阀，因试运行时噪声、振动、出口压力波动等原因不能满足运行要求而停止运行；1996年1月安装ZJY46H-25Q DN300减压阀，调试后满足运行要求投入机组运行；1996年7月，解体检修ZJY46H-25Q减压阀时，因发现ZJY46H-25Q减压阀的组合式节流锥严重磨损而停运，8月改用厂家改进的抗蚀型堆焊镍基合金的整体节流锥后继续投运；1997年ZJY46H-25Q减压阀改装为安全性、可靠性更高的可反冲排污双反馈系统和出口压力安全锁定系统；1999年在电厂旁的中山包电站改用国外某品牌膜片差压式减压阀试运行，因膜片击穿而停用国外某品牌膜片差压式减压阀，恢复使用ZJY46H-25Q型减压阀运行；2005年，ZJY46H-25Q减压阀控制系统控制先导阀改为厂家提供的新型活塞式先导阀，安全运行至今。

5 经验总结

天生桥发电总厂机组自流减压技术供水系统自1996年始，安全运行至今，我们主要做以下几点工作：①系统减压阀合理地选型；②及时地与制造商作相关技术的互动；③供水重点部位的重点巡检；④做好减压阀定期的维护保养工作。

5.1 系统减压阀合理的选型

高水头电站机组的自流减压供水系统关键在于减压阀的可靠与稳定性。因此，针对以前的经验教训和结合电厂的相关技术参数，我们在减压阀的选型上做了整体结构、流量特性和压力特性的工作。

（1）整体结构的选型

ZJY46H型减压阀的结构如图2所示：

图2 ZJY46H型减压阀结构

减压阀由主阀和反馈控制系统组成，主阀上设有安全锁定装置，限制了最高出口压力，以防止减压阀在故障时的出口压力出现危害性的高压；两套互为备用的反馈系统以保证反馈控制系统的正常工作；反馈控制系统的先导阀是活塞式结构，并能在运行工况下反冲排污，排除了控制先导阀被杂质卡阻的可能性；反馈系统的连接管为DN20的不锈钢管，刚性好。

主阀和反馈控制系统相对分离；双反馈控制系统互为备用；出口压力安全锁定装置成为了减压阀安全、稳定、可靠运行及维护方便的基础。

（2）ZJY46H型减压阀的流量特性和压力特性的适应性

《GB12244-2006减压阀一般要求》规定了减压阀在进口压力和流量变化的工况下，整定的出口压力值不变。天生桥发电总厂减压阀前压力变化值为2.05～1.76MPa，机组甩负荷时阀前最高压力为2.7MPa。由于是两台机组为一单元的供水方式，要求减压阀达到单台流量能够满足两台机组供水要求。所以对减压阀要求高。减压阀的自力调节工作原理如图3所示：

图3 减压阀工作原理

P1为减压阀的进口压力；P2为减压阀出口压力；Pt为减压阀主阀的弹簧压力；Pk为减压阀主阀的压力调节腔压力；Pt′为反馈系统控制阀弹簧压力；Pk′为反馈系统控制阀压力调节腔压力；h为减压阀阀座和节流锥的开启高度（相当于主阀的过流面积）。

减压阀正常工况时，Pt=Pk，在控制阀Pt′=Pk′。此时、主阀和控制阀的阀座与节流锥开启高度h是一个定值（即过流面积一定过流量一定）。因此，减压阀出口压力相对是一个低压值P2。

当P1上升时，减压阀的P2+ΔP2首先表现为上升，其值通过反馈系统出口管传到控制阀，使Pt′+ΔPt′，ΔPt′与Pk′的力达到新的平衡，控制阀h减小；相应ΔPk′压力增大，经压力导管，使主阀的Pk+ΔPk，Pt=Pk+ΔPk压力达到新的平衡，主阀h减小、ΔP2值恢复为原P2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。

当出口流量Q增大时，减压阀的工况相当于P1下降时的工况。当出口流量Q减小时，减压阀的工况相当于P1上升时的工况。

从减压阀的过流方式分析：水流沿节流锥流向出口，有效地减少了紊流现象，有利于P2的稳定性和低噪声。如图4所示。

图4 减压阀水流

从减压阀的流量特性看：当机组供水量为1 300 m3/h时，减压阀节流锥行程H为20 mm(最大为50 mm),只使用了最大流量的2/5，满足电厂单台减压阀供两台机的要求。在单调节1号机组减压阀时，将S0115R的开度从50%至100%进行调节（流量变化），P2值变化值为 0.7～0.65MPa，误差 0.05MPa，满足《GB12245-2006减压阀性能试验方法》误差不大于10%的要求。

从减压阀的压力特性看：在单调节1号机组减压阀时，进口压力为2.0 MPa。P2值整定为0.7 MPa，手动调节S102的开度，使进口压力在1.5～2.0 MPa变化。P2值变化值为0.7～0.68 MPa，误差0.02 MPa。满足《GB12245-2006减压阀性能试验方法》误差不大于5%的要求。

因此，ZJY46H型减压阀的综合技术参数满足电厂运行要求。

5.2 及时与制造商作相关技术的互动，促使制造商不断改进减压阀运行中的缺陷

1996年1 月，第一台ZJY46H-25Q DN300减压阀在电厂1号机组运行，至6月，在运行中发现减压阀出口压力不稳定，打开检查，橡胶组合式节流锥过流面出现约10%综合性气蚀和磨蚀现象。我们及时将此现象反馈给制造商。制造商针对这一问题提出了整体节流锥堆焊镍基合金的方案，电厂同意后应用。使用期从6个月提高到10年。在此基础上，针对电厂的具体工况，促使制造商将减压阀单一的减压稳压改进成为双反馈可反冲排污控制系统和出口压力安全锁定和抗蚀性能良好的减压阀。保证了机组自流减压供水系统的可靠、安全性。

6 结束语

膜片差压式减压阀由于存在橡胶膜片易老化，膜片的强度不够，在管道水锤出现时容易击穿等缺陷，通过天生桥二级电站使用ZJY46H减压阀后的运行经验表明，ZJY46H减压阀能有效地避免膜片差压式减压阀存在的缺陷重复发生，阀门在性能的稳定性、安全性、使用寿命、防泥沙能力及检修维护等方面都具有良好的优越性，实践证明，该阀门在天生桥二级电站的应用是非常成功的。