调压阀在老挝南奔水电站的应用

何源望，高志远

（1.浙江华东机电工程有限公司，浙江杭州，311122；2.中国电力工程有限公司，北京，100048）

调压阀在老挝南奔水电站的应用

何源望1，高志远2

（1.浙江华东机电工程有限公司，浙江杭州，311122；2.中国电力工程有限公司，北京，100048）

介绍了调压阀在老挝南奔水电站的应用情况，并通过现场试验检验了调压阀的安全可靠性。该应用实例证明，采用调压阀可以消除因机组紧急停机引起的电站引水系统压力过度上升，是中小水电站替代调压井的成熟技术，值得推广使用。

调压阀；安全可靠；成熟技术

1 概述

在有引水隧洞或引水压力钢管较长的水电站中，为了克服因机组紧急关机引起管道系统过高的压力上升，往往要设置调压井。近年来，经过水电科研工作者的不懈努力，调压阀替代调压井的新技术取得了长足的进展，在实际应用中取得了良好的效果，积累了一定的经验，值得推广。南奔水电站初步设计是装两台17 MW的立轴混流式水轮发电机组，引水系统设一直径30 m、高70 m的调压井，详细设计时通过对水能及引水系统的优化，将装机容量改为3台12 MW机组，用调压阀取代调压井，取得了良好的运行效果。

2 南奔水电站概况

南奔水电站位于老挝人民民主共和国乌多姆赛省北本县境内的南奔河下游河段上，由中国电力工程有限公司以BOT方式兴建，2016年12月竣工。

电站装有3台12 MW立轴混流式水轮发电机组。引水方式为一管三机，每台机组都设有调压阀和进水蝶阀。

电站进水口结合拦河坝左岸布置，进水口轴线向左岸山体偏转45°，采用坝式进水口，进水口坝段长23.20 m，坝高22.50 m。电站引水系统由进口钢筋混凝土明管段、引水隧洞及压力钢管段组成。

3 电站主要设备参数

（1）水轮机型号：HLTF120-LJ-153；额定水头：70 m；额定流量：19.49 m3/s；额定转速：428.6 r/min；额定出力：12.435 MW。

（2）发电机型号：SF12-14/3650；额定出力：12MW；机组GD2：150 t·m2。

（3）调压阀型号：TFL1000/250；调压阀通径：1 000 mm；调压阀行程：250 mm；操作油压：10 MPa。

4 调压阀工作特点

为保证电站运行安全，对有压长引水系统的水电站，通常采用调压井解决水压上升和机组速率上升的问题。然而设置调压井，土建工程量大，资金投入高，特别是由于地形、地质条件的限制，建造调压井非常困难。对于有压长引水系统的中小电站，采用调压阀取代调压井是很好的选择，在电站建设工期、经济效益、运行安全等方面具有明显的优点。

主要性能及控制系统特点：

（1）正常开停机、增减负荷时，调压阀保持关闭状态，不动作；

（2）当水轮机发电机组甩负荷时，导叶关闭的同时调压阀开启，机组恢复到空载状态后，调压阀恢复到关闭状态；

（3）当事故停机时，导叶关闭，调压阀同时开启，机组故障复位后，调压阀恢复到关闭状态；

（4）如调压阀拒动，调速器确保水轮机导叶只能慢速关闭，使引水管路的压力上升不超过允许值；

（5）调压阀最快开启时间不大于3.5 s，最慢关闭时间连续可调，且满足调节保证计算要求；

（6）调压阀和调速器液压联动，确保电站安全运行。

5 调节保证基本参数整定

（1）导叶开启时间29.9 s。

（2）调压阀动作时导叶正常关闭时间26.6 s（一段5 s，二段21.6 s）。

（3）调压阀不动作时导叶关闭时间37.21 s（一段15.7 s，二段21.51 s）。

（4）调压阀开启时间4.2 s；关闭时间78.5 s。

（5）事故配压阀关闭时间45.7 s（一段22 s，二段23.7 s）。

6 调压阀现场试验

6.1 静态试验

（1）模拟开机：锁锭在拔出状态，调速器处于现地操作工况，触摸调速器操作屏的开机按钮，导叶接力器开启至启动开度。

（2）模拟停机：调速器处于现地操作工况，触摸调速器操作屏的停机按钮，导叶接力器全关。模拟网及增减功：短接断路器信号模拟并网，触摸增减功按钮或旋钮，接力器按照增减方向移动。

（3）模拟甩负荷：把接力器开启到全开位置，跳开断路器模拟信号，接力器关闭到启动开度。甩负荷时调压阀快速开启，接力器关闭到位后调压阀开始关闭。

（4）模拟事故停机：接力器在空载开度，按事故停机按钮，接力器全关，调压阀开启；事故停机复归后，调压阀关闭。

（5）调速器静特性试验见图2。

图1 老挝南奔水电站调压阀系统图Fig.1 Pressure regulating valve system in Lao Lamphun hydropower station

调速器静特性试验时，bp整定为6%。导叶接力器开关方向的测点记录见图2。转速死区试验结果为ix=0.036%，小于国标要求（不大于0.06%）。

图2 导叶开度及相对应的频率曲线Fig.2 Frequency-opening curve

6.2 动态试验

6.2.1 开/停机

6.2.1.1 手动开机

机组停机状态，调速器处于手动工况，转动调速器手轮逐步开启导叶至机组空转。机组运转平稳，调压阀保持全关位置，水压上升11.4%。

6.2.1.2 手动停机

机组空转状态，调速器处于手动工况，顺时针大角度转动调速器手轮，快速关闭导叶，调压阀打开到全开，机组平稳停机，蜗壳水压上升10.7%。

6.2.1.3 自动开机

机组停机状态，调速器处于自动工况，上位机发开机指令给调速器，调速器开启导叶并控制机组在空转态，历时约50 s。开机过程中调压阀保持全关状态，蜗壳压力上升5.3%。

6.2.1.4 自动停机

机组在空转态，中控室发停机令给调速器，调速器自动关闭导叶，机组平稳停机。停机过程中调压阀保持全关状态，蜗壳压力上升4%。

6.2.1.5 模拟事故停机

机组在空载状态，模拟电气事故触发保护动作，发事故停机指令给调速器，调速器事故停机电磁阀动作，导叶快速关闭的同时调压阀打开到全开，机组停机，蜗壳压力上升12%。

图3 手动开机（2016年1月22日9时54分录波）Fig.3 Manual startup(recorded on 9∶54 of 22nd,January 2016)

图4 手动停机（2016年1月22日11时6分录波）Fig.4 Manual shutdown(recorded on 11∶06 of 22nd,January 2016)

6.2.2 手动过速140%试验

机组在停机态，调速器在手动工况，手动逆时针旋转调速器手轮，逐渐开启导叶至转速升到140%，触发事故停机，调压阀开启到全开，蜗壳压力上升23.7%。

6.2.3 甩3 MW负荷

机组带3 MW负荷，跳开发电机出口断路器，调速器控制机组在空载态，调节时间约28 s，调节次数为1，调压阀开启到全开，频率趋稳后调压阀缓慢关闭，蜗壳压力最大上升12.5%。

图5 自动开机（2016年1月23日9时43分录波）Fig.5 Auto startup(recorded on 9∶43 of 23rd,January 2016)

图6 自动停机（2016年1月23日12时3分录波）Fig.6 Auto shutdown(recorded on 12∶03 of 23rd,January 2016)

图7 模拟事故停机（2016年1月23日17时35分录波）Fig.7 Simulation of emergency shutdown(recorded on 17∶35 of 23rd,January 2016)

图8 手动过速140%试验（2016年3月8日12时19分录波）Fig.8 Manual overspeed at 140%(recorded on 12∶19 of 8th,March 2016)

图9 甩3 MW负荷（2016年3月23日13时34分录波）Fig.9 Loaded for 3 MW(recorded on 13∶34 of 23rd,March 2016)

6.2.4 甩6 MW负荷

机组带6 MW负荷，跳开发电机出口断路器，调速器控制机组在空载态，调节时间约30 s，调节次数为1，调压阀开启到全开，频率趋稳后调压阀缓慢关闭，蜗壳压力最大上升7.6%。

6.2.5 甩9 MW负荷

机组带9 MW负荷，跳开发电机出口断路器，调速器控制机组在空载态，调节时间约35 s，调节次数为1，调压阀开启到全开，频率趋稳后调压阀缓慢关闭，蜗壳压力最大上升8.97%。

6.2.6 甩12 MW负荷

机组带12 MW负荷，跳开发电机出口断路器，调速器控制机组在空载态，调节时间约35 s，调节次数为1，调压阀开启到全开，频率趋稳后调压阀缓慢关闭，蜗壳压力最大上升14.5%。

图10 甩6 MW负荷（2016年3月23日14时1分录波）Fig.10 Loaded for 6 MW(recorded on 14∶01 of 23rd,March 2016)

7 结语

（1）现场真机试验成果表明，调速器和调压阀工作性能优良，调压阀动作灵敏、平稳可靠，各种工况下的甩负荷试验测得的最高压力上升都远低于本电站规定的设计值。

（2）用调压阀替代调压井工程效益显著，南奔电站用调压阀替代调压井节省工程造价400万元，并缩短建设工期3个月。

图11 甩9 MW负荷（2016年3月23日16时10分录波）Fig.11 Loaded for 9 MW(recorded on 16∶10 of 23rd,March 2016)

图12 甩12 MW负荷（2016年3月23日16时49分录波）Fig.12 Loaded for 12 MW(recorded on 16∶49 of 23rd,March 2016)

（3）南奔水电站调压阀的成功投运，为类似水电站使用调压阀积累了经验，可供类似电站借鉴。

2017-06-16

何源望（1980-），男，四川省西充县人，从事水利水电项目管理工作。

作者邮箱：he_yw@ecidi.com

Application of pressure regulating valve in Lao Lamphun hydropower station

HE Yuan-wang and GAO Zhi-yuan

Zhejiang Huadong Mechanicalamp;Electrical Engineering Co.,Ltd.

The paper introduces the application of pressure regulating valve in Lamphun hydropower sta⁃tion.The safety and reliability of pressure regulating valve are tested on site.Its application has proved that the pressure regulating valve could solve the excess rising pressure in hydropower station system caused by emergency shutdown.It's a proven technology to take the place of surge shaft in small and me⁃dium-size hydropower stations,worthy of popularizing.

pressure regulating valve;safe and reliable;mature technology

TV547

B

1671-1092（2017）05-0053-05