直岗拉卡水电油压装置阀组改造分析

2015-07-25丁尚才

水电站机电技术 2015年12期

关键词：改造

丁尚才

（青海大唐国际直岗拉卡水电开发有限公司，青海尖扎 811999）

直岗拉卡水电油压装置阀组改造分析

丁尚才

（青海大唐国际直岗拉卡水电开发有限公司，青海尖扎 811999）

摘要：详细介绍青海大唐国际直岗拉卡水电开发有限公司原油压装置系统阀组的工作原理和缺陷，提出改造的计划方案，并对计划改造方案的油压装置阀组进行了工作原理介绍。

关键词：油压装置；缺陷分析；改造；组合阀

1前言

青海大唐国际直岗拉卡水电开发有限公司位于黄河干流青海省尖扎县与化隆县交界处，距上游李家峡水电站坝址7.5km，距青海省西宁市公路里程109km。设计总装机5台38MW的灯泡贯流式机组，1～4号机组于2005年6月～2006年6月相继投产，5号机组2014年5月发电，设计年平均发电量7.62亿kW·h。

21～4号机组原油压装置工作原理

1～4号机组在近10年的使用期间，油压装置故障较多，主要是电机泵组和阀组故障，经分析故障主要由阀组造成，现将原油压装置工作原理进行介绍并分析设备缺陷，阀组系统图见图1。

图1原油压装置工作原理图

2.1原油压装置配置介绍

为了保证油压装置工作的可靠性，每台机组油压装置设有2套电机泵组（AE1）、（AE2），一套为工

作电机泵组，另一套为备用电机泵组，两者可定期互相切换使用。在特殊的情况下，即当工作电机泵组工作时，油压仍继续下降直至备用电机泵组启动的压力，备用电机泵组启动。2套电机泵组也可同时并联运行。油压装置阀组采用分离式布置，2套电机泵组公用1套阀组，无冗余配置，阀组中设有单向阀：（15A）（16A）（20A）、安全阀（10A）、隔离阀（30D）、空载系统阀组：包括感压阀（30A）和空载阀（40A）。以上阀组主要功能是止回、安全、隔离、卸载，对电机泵组和压力油罐起保护作用和稳定压力油罐的油压作用。

2.2原油压装置工作过程

以电机泵组AE1为工作电机泵组为例介绍工作过程，该套油压装置系统采连续工作制，电机泵组启动时，电机泵组经吸油过滤器（3A、4A）吸油并增压，此时，隔离阀在关闭状态，管路无压，感压阀的弹簧力使感压阀P口和A口接通，电机泵组压力油经单向阀（15A）、（20A），感压阀P口、A口，阀门（44B）到达卸载阀Y口，操作卸载阀P口、T口关闭（如图1所示位置，此时电机泵组也同时向卸载阀X口供油，由于卸载阀属于差压阀，卸载阀P口和T口处于关闭状态），压力油对管路进行建压，管路建压后隔离阀打开，如此时压力油罐压力6.0MPa或低于6.0MPa，卸载阀状态不变，P口和T口处于关闭状态，当隔离阀打开后，压力油经隔离阀向压力油罐供油，当压力油罐油压升至6.3MPa时，来自电机泵组和压力油罐的油压的操作力大于感压阀弹簧力，感压阀动作，A口和T口接通，卸载阀Y口排油，卸载阀在X口压力油作用下动作，P口和T口接通，电机泵组排油卸载，单向阀（20A）关闭，压力油罐保压供系统使用，由于是连续工作制，电机泵组继续空载运行，当压力油罐压力降至6.0MPa时，感压阀的弹簧力大于来自压力油罐油压到感压阀X口的操作力，感压阀动作，P口和A口接通，卸载阀关闭，电机泵组向压力油罐供油，电机泵组完成一次供油循环过程。如果电机泵组启动时压力油罐压力大于6.0MPa，管路建压后，隔离阀打开，来自压力油罐的油压的操作力大于感压阀弹簧力，感压阀处于A口和T口接通位置，卸载阀Y口处于排油位置，P口和T口接通，电机泵组启动便排油卸载，电机泵组运行在空载状态等待压力油罐油压降至6.0MPa时继续向压力油罐供油。

2.3原油压装置缺陷分析

油压装置阀组采用分离式布置，两套电机泵组公用一套阀组，无冗余配置，任何一个阀出现故障都需要停机处理；电机泵组每次启动管路建压时，由于管路容积有限，电机转速没升高多少管路压力便达到卸载压力，一方面电机出现短时带载启动，另一方面在隔离阀未开启的时段中，感压阀和卸载频繁动作，振动较大，导致电机泵组和感压阀故障多，检修和更换频率高；调速器油箱中管路多且凌乱，造成检修空间紧张，管路设计不合理还曾发生共振现象；感压阀无论在电机泵组加载还是空载状态时都存在不同程度的泄油，由于空载时感压阀的控制油来自压力油罐，间接造成压力油罐泄压，导致电机泵组在运行时加载间隔短，泄油量大时还造成油温升高；电机泵组采用连续工作制，浪费资源。

31～4号机组改造油压装置阀组介绍

针对以上问题，在新建的5号机组油压装置中提出改造意见，不再采用原1～4号机组油压装置方案，主要改动的部分为油压装置阀组，由分离式阀组改成组合阀组，5号机组新的油压装置系统经4个月的运行过程至今未现故障，现根据5号机组油压装置方案提出对1～4号机组改造方案并加以分析，为1～4号机组油压装置继续改造提供依据。方案见图2。

图2改造方案示意图

3.1改造内容及目的

1～4号机组油压装置改造内容主要集中在阀组改造，其他设备保留，图2虚线框内设备为改造后的阀组。阀组计划采用TZHF型组合阀，共2套。图2虚线框内除阀门129和131以外属于组合阀设备。TZHF组合阀结构简单，可全程无电参与控制，将原油压装置的单向阀、安全阀、感压阀、空载阀的功能集中在一起，占用空间较小，并增设了低压启动阀和先导控制部分，特别采用双油路液压时序控制、优化油路组合等技术，动作安全、可靠，可以解决原油压装置无冗余、噪声大、压力油罐泄压快、油温高、管路多且凌乱、浪费资源等问题。

3.2改造后油压装置阀组工作原理

TZHF型组合阀是由2个主阀单元及3个先导控制阀组成。它形成单向主阀系统、低压起动系统、卸荷旁通系统、安全先导系统。在先导阀YV1、YV2、YV3控制下，控制主阀CV1完成开通和关闭的动作，CV2是做为单向截止阀功能的主阀。由于组合阀系统采用先导控制，因此，组合阀工作时无噪音、无震动、运行平稳。

3.2.1低压起动系统（卸载单元）

由于大功率电机泵组及电动机所带负载大及惯量大，所以，从启动到稳定状态需要一定的时间。如果在电机泵组达到额定流量之前带上负载，则对电机泵组、液压系统均十分不利。并影响泵的使用寿命，造成电站电机泵组使用故障频率增加并损坏。采用低压起动阀（卸载阀）可以使电机泵组起动时处于卸荷状态，电机泵组是在一定时间内逐渐带上负载，并在电动机转速达到一定值后，电机泵组才能输出额定工作压力和流量的压力油。

卸载单元由电磁低压起动阀YV3和控制主阀CV1组成。电机泵组启动时，由于P1的作用，单向阀CV2处于关闭状态。低压启动阀（卸载阀）YV3在弹簧作用下处于开通状态。控制主阀CV1控制腔无压力油。电机泵组压力油流过CV1主油口回到油箱。随着电动机转速增加。P口压力逐渐上升。控制油到达低压启动阀（卸载阀）上腔并克服弹簧力使活塞移动，关闭低压启动阀（卸载阀）。此时压力油进入CV1控制腔。使CV1关闭，从而P口压力大于P1压力而达到额定压力值。单向阀被打开，向压力油罐供油。当停泵后，低压启动阀又恢复起始状态。

3.2.2卸荷先导系统（旁通卸荷单元）

卸荷先导系统是由卸荷先导阀YV2和控制主阀CV1组成，它是为电机泵组做连续运行而设置的（改造后不再采用连续工作制，该阀可以作为系统安全保护的第二级）。

电机泵组采用连续工作时，压力油罐内的压力随输出流量而变化，当输入流量大于输出流量时，压力随之升高；当压力高于工作压力上限时，卸荷先导控制YV2控制腔作用力克服弹簧力而动作，切断来自电机泵组控制油源，使CV1控制腔泄油，CV1活塞被推开，主油道压力油随之排油卸荷，使电机泵组工作在自循环状态。随着系统的消耗，压力油罐内油压逐渐降低，当压力油罐的压力达到工作油压下限时，卸荷先导阀YV2在弹簧力作用下关闭，CV1控制腔随着建压而关闭主阀，电机泵组恢复向压力油罐供油。

3.2.3安全先导系统（泄放单元）安全先导系统是由安全先导控制阀YV1和控制主阀CV1组成。安全先导系统是为保证压力油罐内油压不超过允许值和系统的各环节安全运行而设置的泄放装置，以防止电机泵组与压力油罐过载，并保证其安全。

当发生故障时，（例如：压力变送器失灵）电机泵组仍然运转，油压继续升高，当压力作用于先导控制阀YV1的推力大于整定弹簧力时，则YV1动作，使CV1控制腔的油排泄。此时，在P口压力作用下主阀CV1被推开，使电机泵组工作在自循环状态下，压力油罐及电机泵组都能保持在额定压力下工作。

3.2.4单向主阀系统

在压力油通往压力油罐前设有一单向主阀CV2。由于P1压力的作用，单向主阀处于关闭状态。电机泵组启动后，经低压起动阀（卸载阀）YV3的卸载作用，直到控制主阀CV1关闭，P口的压力上升到一定压力克服CV2单向阀背压，打开单向阀向压力油罐充油。