水口电站机组进水口液压系统改造

2020-01-05王功明沈燕萍胡梦溪石守津

水电站机电技术 2020年2期

王功明，沈燕萍，胡梦溪，石守津

（1.福建水口发电集团有限公司，福建福州350000；2.中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江杭州310014）

0 引言

水口水电站装有7 台水轮发电机组，每台机组进水口设有一道快速闸门，采用液压启闭机操作。每扇快速闸门由1 套液压缸操作，7 套液压缸共用1 个液压泵站。泵站内设有3 套油泵电动机组，启门时按2 用1 备工作；2 套油箱总成，检修时可互为备用；7 套液压缸的控制阀组采用整体集成式结构。首期设备于1993 年7 月完成安装后投入运行。为提升设备的液压及电气控制水平，同时解决控制阀组集成无冗余影响机组发电问题，对机组进水口液压系统进行了改造。

1 改造设计方案

本次改造对油箱及其附件、液压泵电动机组重新进行了选型和布置设计。原控制阀组能满足闸门快速关闭和静水启闭等主要功能，故予以保留，新增1套液压控制阀组（每扇闸门1个控制阀组，共7个），通过管路和球阀与原对应的液压控制阀组并联，形成冗余互为备用，当其中一套液压控制阀组在运行期间漏油、故障或需检修时，可通过球阀切换到另一套液压控制阀组运行，同时电控系统也能切换到另一套电控系统上运行。新旧2 套液压控制阀组系统共用1 个泵站和1 套油源建压阀组。

新液压控制系统还要解决进水口快速闸门充水阀关闭缓慢问题。分析发现，充水阀不能完全关闭或者关闭缓慢的主要原因，是由于液压启闭机进入充水阀关闭段行程时，闸门已到达底槛，关闭充水阀的外力只剩下活塞杆与拉杆的重量，此力还需克服液压缸的密封阻力、节流孔板阻力、管路的沿程阻力、阀组与液压缸的位置高差等，到达插装阀前的液流压力很可能已无法维持差动回路中插装阀的开启，或开度很小。

因此，新控制阀组将差动回路中的插装阀阀芯呈水平安装，并撤去阀芯内的复位弹簧，可保证闸门完全关闭后，插装阀阀芯仍处于开启状态，确保充水阀关闭过程排油回路畅通；并将差动回路插装阀单元安装在液压缸旁，使有杆腔油液直接排至无杆腔，有效减小了差动回路的液阻（此种布置方法已申请新型实用专利）。

2 施工及对接方案

改造施工包括原油箱和泵组的拆除，新油箱和泵组、新液压控制阀组的安装，原控制阀组与新控制阀组及油箱泵组之间的对接工作。改造方案的实施应确保在机组不停机、不影响机组进水口设备运行的情况下进行，并在较短的时间内完成新旧2 套设备的对接。因此在原油箱泵组拆除和新油箱泵组安装期间，需制定一个过渡方案，才能满足施工期间不影响机组发电的要求。

新液压泵站及阀组安装前，需先将原油箱及泵组移出泵房。如果一次性将原有的2 只油箱和3 套液压泵电动机组移出泵房，将影响机组安全运行，为保证不影响机组发电，应采取过渡措施，将原来的1 只油箱和1 套泵组先搬移至泵房外，申请停机约1 h，用临时管路将其与控制阀组进行连接，再将剩余的1 只油箱和2 套泵组移出泵房，进行新液压系统的安装，电气控制柜的安装与接线。

中断液压启闭机快速关闭机组进水口事故闸门功能，完成新液压系统与原控制阀组之间的管路连接。利用每台机组检修期间，完成缸旁控制阀组的安装与管路对接。

3 液压系统调试及成果分析

3.1 液压系统调试结果

液压系统安装完成后对进水口快速闸门进行了无水调试，调试取得的成果为：新液压控制系统快速关闭闸门、开启闸门、手动快速关闭闸门动作正确性，启门速度满足设计要求；新控制阀组与原控制阀组的电气控制系统切换正常；通过调整节流孔板直径，快速闭门时间由165 s 调整到253 s，基本满足设计要求。充水阀完全关闭用时仅1 min 不到，而原系统充水阀完全关闭时间需要20 min 左右，但差动回路中的插装阀布置到液压缸旁，应做好防潮措施。

3.2 成果分析

根据本次快速闭门时间的调试成果，表明当前工程上采用薄壁小孔流量公式计算节流孔板直径是正确可行的，关键是公式中活塞杆作用力的计算值要选择正确。无水调试时该力的计算值应该是闸门及拉杆的重量约115 t，节流孔板初始安装直径为Ø17 mm，无水中快速闭门时间为165 s，反算作用在活塞杆上的力应该为170 t（闸门梁格中有淤泥），根据170 t 的作用力及260 s 时间要求，计算节流孔板直径为Ø13.5 mm，现场节流孔板最小直径为Ø14 mm，最终无水快速闭门时间为253 s，基本满足设计要求。