水电站调速器事故配压阀低油压误动原因分析与处理

2018-06-19蔺峰

建材与装饰 2018年25期

蔺峰

1 事故停机系统运行原理

某水电站调速器事故停机系统操作油源和控制油源均来自压力罐。调速系统正常工作时，来自过速装置的压力油通过事故停机电磁阀进入事故停机液控阀液压控制腔，同时来自压力罐的控制油进入右侧事故配压阀活塞腔，活塞关闭，接力器由主配压阀系统控制。机组事故停机时，事故停机电磁阀切换或过速装置控制油失压使事故停机液控阀液压控制腔失压，液控阀在弹簧的作用下切换，事故配压阀右侧活塞腔失压，活塞开启，来自压力罐的压力油通过主供油源阀后进入接力器关腔，接力器动作，导叶以最快速度关闭，保护机组安全[1]。

2 事故配压阀误动现场情况介绍

某电站机组调速器停机检修期间，在调速系统压力罐撤压过程中，当压力罐压力下降至0.45MPa左右时，右侧事故配压阀活塞指示杆显示该活塞正在缓慢下落，机组导叶缓慢关闭至全关（撤压前导叶开度约15%）。

经初步排查，如图1所示，事故配压阀主供油阀为DN200球阀，该阀限位螺杆调整不当使球阀关闭不严，在右侧事故配压阀活塞动作的情况下压力罐的压力油进入接力器关腔（接力器在静水或无水情况下动作压力约0.40MPa），接力器动作致机组导叶全关。

3 事故配压阀误动原因分析

3.1 活塞受重力影响而下落

事故配压阀由壳体、活塞、弹簧和位置指示杆等部件组成，其中位置指示杆用于指示活塞位置，弹簧用于在活塞动作时起缓冲作用。现场安装时事故配压阀活塞控制腔位于活塞下方，无压情况下，事故配压阀活塞在自身重力影响下会使活塞端部密封不严。

活塞控制油源和事故压力油源均来自压力罐，正常情况下两处油源压力值相等，因此可以计算出一个压力值，当系统压力＜该压力值时，活塞会由于自身重力的影响无法封闭。如果该压力值＞0.45MPa，证明本次事故配压阀活塞误动原因为自身重力导致。

根据力的平衡原理，得出式（1）。

此处弹簧力可忽略不计，即F弹=0，有式（2）。

式（2）中：P 为调速系统压力，Pa；m-活塞自重，kg，取 m=30kg；D1为活塞上部直径，m，D1=0.20m；D2为活塞下部直径，m，D2=0.25m。

根据式（2）算得：P=0.0166MPa。

根据计算结果，当系统压力＞0.0166MPa时，事故配压阀活塞可以完全封闭，这与现场0.45MPa动作值相差较大，可以判定不是由于活塞自重导致事故配压阀误动。

3.2 事故停机液控阀低压情况下动作

事故配压阀活塞控制油源来自于事故停机液控阀，当事故停机液控阀液压控制腔带压时，事故配压阀右侧活塞后腔通压力油，活塞关闭；当事故停机液控阀液压控制腔无压时，事故停机液控阀切换，事故配压阀右侧活塞腔失压，活塞开启[2]。

撤压过程中当液控阀液压控制腔作用力＜弹簧腔弹力时，液控阀会自动切换，事故配压阀右侧活塞开启，事故压力油进入接力器关腔，导致导叶全关。查华德液压产品说明书发现，对于WEH25型弹簧复位的二位电液换向阀，其最小控制油压为1.3MPa，当系统压力＜该值时，液压控制腔操作力将＜弹簧腔复位力，事故停机液控阀切换，导致事故配压阀误动作。

4 事故停机系统改进方案

如图1所示，在事故停机系统中增加小油罐、双向电磁阀A和管路逆止阀，其中逆止阀使压力罐中的压力油可以进入小油罐，小油罐中的压力油不能进入压力罐，保证压力罐撤压过程中小油罐压力不会同时被撤除；电磁阀A为双向两位四通电磁阀，一端采用弹簧控制，另一端采用压力罐压力信号控制，保证液控阀液压控制腔由两路压力油源供给。当压力罐压力过低时，小油罐中的压力油对事故停机液控阀进行控制，小油罐容积根据电磁阀A和液控阀的渗漏量并结合状态保持时间进入综合计算。

图1 事故停机系统优化原理图

系统工作原理：机组正常运行时，小油罐中充满压力油，油压与系统油压相同，电磁阀A中P口和B口相通，事故停机液控阀由事故停机电磁阀和过速飞摆控制；当压力罐压力下降至一定值时（由于液控阀最小控制油压为1.3MPa，可将电磁阀A动作值设定为2MPa），电磁阀A动作，P口与A口连通，小油罐中的压力油通过电磁阀A进入液控阀液压控制腔（小油罐前端由于逆止阀的阻隔作用，小油罐的压力与机组正常工作时的压力相同），确保事故停机液控阀不会因为压力罐压力降低而动作。只有当压力罐压力降低至接力器静水操作压力以下时，事故配压阀的动作才不会导致机组导叶误动，该方法可以有效防止调速系统在撤压过程中造成导叶误动，同时该装置系统改动量小，简单可靠。