某电站水轮机进水蝶阀动水关闭试验方案

2018-10-08杨文丽

水电站机电技术 2018年9期

关键词：动水静水蝶阀

杨文丽

（中国水利水电第十四工程局有限公司机电安装事业部，云南昆明650032）

1 电站及机组概况

电站装机容量240 MW，装设3台80 MW混流式水轮发电机组。机组及蝶阀有关技术参数见表1～3。

表1 水轮机参数

表2 发电机参数

表3 蝶阀参数

2 试验设备

要求以下试验设备经检验合格，设备状态完好。

DH5922动态测试分析系统；

电涡流位移传感器；

振动传感器；

压力变送器。

3 试验内容和方法

3.1 试验准备及要求

（1）蝶阀安装调试完毕，蝶阀本体、伸缩节、旁通阀及旁通管路、液压装置、控制柜等正常，焊缝外观检查无裂纹或明显缺陷，无损检测正常。

（2）进水闸门及液压站无异常，能够正常启闭。

（3）调速器功能正常，紧急停机电磁阀能够正常动作和复归。

（4）机组启动前的各项检查正常，满足充水启动及并网条件，各种保护装置及自动装置需正常投入。

（5）主阀静水开启关闭试验和紧急关阀功能正常。

（6）监控系统机组LCU紧急停机按钮动作后，相关流程执行正确。

（7）厂房渗漏排水系统运行正常，试验前保持集水井在低水位，控制方式切为自动运行。

（8）所有试验仪器提前布置就位，各传感器的安装及接线必须在机组停机状态下进行并完成调试。

（9）试验机组已完成甩负荷试验，根据设计要求，甩满负荷过程中，机组导叶关闭全开至全关时间约为12 s，满足压力钢管末端水压上升值不超过225 m水柱的调保计算要求。而蝶阀静水关闭时间为100 s，可推测蝶阀正常动水关闭的时间应远大于导叶全关时间，即蝶阀动水关闭引起的压力钢管水压上升率远小于机组甩满负荷过程中的水压上升率，可满足调保计算要求。

（10）为防止出现蝶阀动水关闭过程中，阀门门板超过限位的可能情况，对阀门内部设限位挡块及对碟阀重锤设置外限位装置。

3.2 试验方法和步骤

3.2.1 试验方法

首先在导叶全关、机组停机时完成蝶阀静水启闭试验，要求开启、关闭操作正常，蝶阀启闭到位，控制柜状态指示灯显示正常，开启、关闭时间满足设计要求，启闭过程中蝶阀监视无异常。静水试验完成后机组带负荷进行蝶阀动水关闭试验，试验按空载、25%、50%、75%、100%额定负荷依次进行。现地操作蝶阀控制柜，关闭蝶阀，蝶阀活门逐渐由全开向全关转动，机组有功功率相应逐渐减小，当负荷接近0 MW时通过按动机组LCU紧急停机按钮跳发电机出口断路器和励磁系统灭磁开关、动作调速器紧急停机电磁阀，此后蝶阀继续关至全关状态，检查导叶和蝶阀全关位置，机组完成停机过程。每次试验完毕要求分析测试数据，评估蝶阀动水关闭能力，若在安全控制指标以内，方可进行下一次负荷试验，直到试验结束为止。

3.2.2 试验测点

蝶阀前钢管水压；蝶阀后蜗壳水压；蝶阀接力器行程或活门转角；蝶阀轴向位移；阀前钢管水平振动；阀前钢管垂直振动；阀体水平振动；阀体垂直振动。

3.2.3 试验步骤

（1）静水试验

在动水试验前，应首先对蝶阀进行静态试验，保证后续工作正常开展。

1）蝶阀静水启闭试验

试验条件：进水口闸门开启，机组处于停机状态，导叶全关且锁定投入，导叶漏水量满足要求，机组制动风闸投入，蝶阀锁定拔出，蝶阀控制装置正常，蓄能罐及油泵工作正常，压力及油位处于正常工作范围之内。

当测试设备启动，旁通阀打开平压后，现地手动操作开启蝶阀，用活门转角位移传感器记录开启行程，测定开启时间；试验过程中观察活门是否正常，全开后行程开关信号是否正常开出。

开启时间测试完成后，进行关闭时间测试，记录关闭时间，观察活门是否关闭到位，行程开关信号是否开出正常。

2）紧急停机回路蝶阀传动试验

待蝶阀开关机时间测定完成后，进行紧急停机回路传动试验。

试验条件：机组处于停机状态，导叶全关且锁定投入，导叶漏水量满足要求，机组制动风闸投入，蝶阀锁定拔出，紧急停机回路工作正常，蝶阀处于全开位置。

待测试设备启动后，按下机组LCU柜旁“紧急停机按钮”，观察蝶阀和导叶动作是否正常，检验紧急停机回路中联动关闭导叶和蝶阀的正确性。试验结束进行相应复归。

3）紧急停机回路导叶传动试验

待紧急停机回路蝶阀传动试验完成后，进行紧急停机回路导叶传动试验。

试验条件：进水口闸门开启，机组处于停机状态，蝶阀全关且锁定投入，导叶全开，机组制动风闸投入，调速系统油压装置工作正常。

待测试设备启动后，按下机组LCU柜旁“紧急停机”按钮，观察导叶是否正常关闭。试验完成后复归LCU紧急停机信号及紧急停机电磁阀。

（2）动水试验

所有静水试验全部完成且设备正常后才能进行蝶阀动水关闭试验

试验条件：所有电气设备工作正常，所有保护投入正常，机组满足开机条件（或机组处于热备用状态），正常开机并网后至发电状态（有功可略微增加，避免机组调相运行）；因机组采用一管三机联合供水方式，动态试验期间非试验机组停机备用，并做好异常情况下开机空转泄水的准备。

试验步骤：动水关闭试验按空载、25%、50%、75%、100%额定负荷依次进行，每次试验结束后经数据分析及现场检查后确定下次试验是否进行。在整个试验阶段中若发现异常情况应立即终止试验，并采取相应的应急措施。

具体操作如下：机组带负荷至试验工况，现场工作人员准备工作完成后由试验总指挥下令手动操作蝶阀控制柜关闭蝶阀，待有功将减至0 MW时，由工作人员操作现地LCU紧急停机按钮，机组进入紧急停机流程，机组停机后进行数据分析，同时工作人员检查蝶阀及前后钢管焊缝，确认安全后方可进行下次试验。

4 试验安全组织及技术措施

4.1 安全目标

试验项目实施过程中保证人员、试验设备及试验机组的安全，不发生人身伤亡事故和设备损坏事故，确保试验项目顺利完成。

4.2 安全管理

试验严格按照技术方案和作业指导书进行，试验组成员及试验协助单位合理分工，明确职责，进行危险点分析和风险辨识，做好安全措施和技术交底，避免发生安全事故，同时确保测试数据真实可信。

4.3 试验机组及人员要求

（1）试验机组调速系统运行正常，无影响机组安全运行的故障。

（2）试验机组的所有保护和安全自动装置均正常投入。

（3）试验机组投入运行后，在试验期间按试验方案预定负荷工况及要求进行调整。

（4）电站值班人员在机组试验期间负责负荷调整。

（5）设专人负责试验协调工作。

4.4 安全技术措施

（1）试验前对主蝶阀及其附件进行全面检查和安全性能评估。

（2）试验前应确保各电气设备及相关保护回路工作正常。

（3）试验过程中调速系统机械柜、蝶阀操作柜、LCU紧急停机按钮旁应有专人值守，并应保证良好通信，出现异常后应立即手动介入操作。

（4）非试验机组停机备用，紧急情况下开机至空转进行排水。

（5）渗漏集水井水泵应工作正常，有必要时应增设几台抽水泵，做为备用。

（6）传感器安装、接线、调试设备时应注意人员安全，接线完成检查无误后方可进行试验。

（7）试验中若发现控制参数异常或其他明显故障，但未发生钢管漏水或开裂时，应关闭机组导叶，停止试验进行分析，根据分析结果再确定是否继续试验。试验中若发现钢管有漏水或开裂时，应根据当时情况由总指挥决定：①关闭导叶；②启动水泵抽水；③关闭进水闸门；④人员撤离厂房。

4.5 危险点分析及防范措施

危险点一：动水关闭过程中出现蝶阀或钢管漏水、焊缝开裂的情况。防范措施：试验前应对主阀进行安全性分析，对不安全部分进行加固措施，如对暴露钢管段采取加固措施，应特别注意焊缝附近（包括旁通管道及排水管），如发现裂纹应采取处理措施，主阀伸缩节盘根预紧力应正常；必须在蝶阀静水启闭正常后才能进行动水关闭试验；试验中若发现钢管有漏水或开裂时，应有应急处置措施。

危险点二：动水关闭过程中，由于跳发电机出口断路器不及时，机组调相运行（有功为负值）。防范措施：试验过程中应密切监视蝶阀关闭过程机组有功变化情况，待机组负荷较低时（如10 MW以内），立即按动LCU柜紧急停机按钮，如果紧急停机流程执行不到位，应手动介入，保证发电机出口断路器及时跳闸。

危险点三：停机过程中，导叶失灵，而蝶阀由于全关时间长未能完全关闭，此时机组制动根据转速自动投入，造成制动风闸和转子制动环磨损。防范措施：停机过程监视蝶阀、旁通阀和导叶关闭情况，确认水流完全截断后投入制动，或者退出自动刹车，改为手动操作，确认蝶阀及旁通阀已全关到位后再投入制动。

危险点四：在蝶阀上安装传感器时，出现高空坠落的情况。防范措施：在主阀阀体上安装传感器应注意防止滑倒、摔伤，在离地面2 m及以上高度工作时需系安全带或采用其他有效安全措施。