白鹤滩电站调速器液压系统隔离阀的应用分析

2020-06-05陆现波陈才龙李军刚

水电站机电技术 2020年5期

陆现波，陈才龙，王斌，李军刚

（中国长江电力股份有限公司白鹤滩电厂筹建处，四川凉山615400）

白鹤滩电站机组额定水头202 m，最大水头243.1 m，未设置筒型阀，机组停机时通过关闭活动导叶隔断水流。由于水头高、上下游压差大，存在水轮机停机备用时导叶关闭不严、漏水较大的可能性。导叶漏水较大不仅浪费水资源，而且可能导致机组误动，损伤锁定、风闸等机组设备，误伤运行维护人员等不良后果。调速器液压系统是操作活动导叶的动力机构，而隔离阀是液压系统压力油源的开关，因此，分析研究如何利用隔离阀控制液压系统油压，以解决以上问题是很有必要的。

1 概述

白鹤滩电站调速器液压系统主要由主配压装置、保护装置、压油装置三部分组成。主配压装置是操作接力器、动作导叶的直接执行机构；保护装置主要用于监测机组过速、油压过低、油罐油位过低等信号而动作于停机；压油装置主要是为主配压装置提供油压合格的操作油源。

压油装置主要包括压油罐、气罐、油泵、隔离阀等设备，各设备根据液压系统的不同运行状态，通过预先设计好的控制逻辑，进行相应动作，以维持液压系统压力满足调速器运行要求。隔离阀装设在压油罐和主供压力油管之间，是调速器液压系统的供油阀门，其关闭打开直接决定调速器压力源的供给与否，影响着调速器的运行方式。

本文首先通过介绍隔离阀的动作原理，了解其工作特性；介绍隔离阀的功能，了解其在液压系统中的作用；最终分析确定机组不同运行状态时隔离阀的工作状态，应用于实际、服务于安全生产。

2 隔离阀控制及动作原理

隔离阀主要由隔离液压阀100 RI、控制电磁阀211 DR、手自动切换阀112 VH 及其连接管路组成。100 RI 采用卧式布置在地面，211 DR 和211 VH 集成在100 RI 阀体上。100 RI 采用插装阀型式，主要由阀体、阀芯、弹簧、端盖等部分组成；211 DR 电磁阀主要由电磁线圈106 EM、107 EM 及其阀体组成；112 VH 为二位四通切换阀，设有自动和手动两个位置和“1、2、3、4”四个油路。隔离阀液压控制原理图详见图1，隔离阀装配图详见图2。

当112 VH 处于手动位置时，“2、3”、“1、4”油路接通，211 DR 被切除，100 RI 下控制腔油路接通压力油。由于100 RI 下控制腔压力油面积大于上控制腔，100 RI 阀芯在上下腔压差的作用下维持不动，隔离阀处于关闭状态，主油路被切断。

当112 VH 处于自动位置时，“1、2”、“3、4”油路接通，其开、关受211 DR 的电磁阀控制。当106 EM得电时，211 DR 的“A、P”、“B、T”连通，100 RI 下控制腔油路接通压力油，隔离阀处于关闭状态；当107 EM 得电时，211 DR 的“A、T”、“B、P”连通，100 RI 下控制腔油路接通回油箱，100 RI 上控制腔压力油克服弹簧作用力，推动100 RI阀芯向下移动，隔离阀处于开启状态，主油路导通。

图1 隔离阀液压控制原理图

图2 隔离阀装配图

3 隔离阀的功能及作用

3.1 压油罐低油位自动关闭

调速器液压系统压油装置设置压力油罐和压力气罐，压力气罐与中压气系统连通，压力油罐通过隔离阀与调速器液压系统连通。正常情况下压力油罐和压力气罐通过气管保持连通，以维持系统调速器液压系统所需压力。

当调速器系统阀门或管路等设备发生大量漏油，造成压力油罐油位迅速下降时，若压缩空气进入调速器系统，将造成主配、接力器等频繁大幅度抽动，损坏调速系统设备，造成机组功率波动，甚至影响电网稳定运行。

为避免上述事故发生，设置“压油罐低油位隔离阀自动关闭功能”。当调速器液压系统控制装置监测到压油罐油位低于设定值时，发出关闭隔离阀命令，将压油罐与液压系统隔离，并启动压油泵加载维持液压系统压力，一定时间内维持机组正常运行，为运维人员处理系统漏油等事故争取宝贵时间。

3.2 事故隔离

当运行人员巡检发现液压系统设备漏油或喷油，经分析需要及时隔离压力油源时，应关闭液压系统主供油阀或隔离阀。但此种情况下一般会存在地面积油、压力油外喷等现象，由于液压系统设备为集中布置，此时若选择现场手动关闭主供油阀，将存在人员滑倒摔伤、外喷压力油伤人等安全风险。

隔离阀设置控制电磁阀，具备远方操作功能，当出现以上事故时，通过控制柜或监控系统远方发令关闭隔离阀，将压力油源与漏油点隔离，很大程度上减少了事故处理人员的人身风险。

3.3 检修隔离

当液压系统设备需要停止运行进行检修维护，而又无需压力罐撤压时，需通过关闭隔离阀及压力罐主供油阀，隔离压力油源，为检修维护人员工作时提供可靠的安全措施。

4 隔离阀的运行状态分析

4.1 机组运行态

水轮机组正常运行时，应根据调度要求向电网输送满足质量要求的电能，并根据负荷需求的变化，实时调整输送功率。调速器作为执行有功调整的系统，其液压系统是操作接力器开关导叶的动力源，而隔离阀是连接压力油罐和液压系统的关键部件，其开启和关闭直接决定着水轮机长期正常运行与否。显然，当机组处在正常运行状态时，隔离阀应保持在自动、全开状态，确保压力罐与压力油管正常畅通。

4.2 机组停机备用态

机组停机备用时，机组应转速为零、导叶全关，并且导叶漏水量应满足规定要求，并具备随时开机的特性。但高水头电站由于上下落差大、水压大，在不设置筒型阀系统的情况下，导叶关腔压力是决定导叶漏水量大小的关键因素。

当导叶漏水量较大时，可能造成机组停机困难，机组停机后发生误动，损伤锁定、风闸等机组设备，误伤运行维护人员等不良后果。

为解决上述问题，机组停机备用时隔离阀保持为全开状态，将压力油源通过隔离阀、主配与接力器关腔连通，并设置压油泵启停定值，确保液压系统压力值维持在规定的范围内，以确保导叶压紧，漏水量满足机组停机状态的要求。

4.3 机组检修态

机组检修分为排水检修和不排水检修，但无论何种情况，一般均将上游门落下，隔断机组发电的动力源。此时，导叶承受的上下游压差一般接近于零，转轮旋转的动力不足，不会出现机组误动的情况；同时，伴随机组整体检修，调速器液压系统也应随之检修。为了保证检修人员工作安全或方便，此时应关闭隔离阀，切断液压系统管道与压力油罐的联系。