国内某大型抽水蓄能电站球阀动水关闭试验方法及数据分析

赵世宽

(哈尔滨电机厂有限责任公司，黑龙江哈尔滨 150040)

0 引言

国内某大型抽水蓄能电站共安装4台立轴单级可逆混流式抽水蓄能机组，每台机组配备一台主进水球阀，起到停机时隔断上库水源和发生事故时及时截断水流的作用，机组在任何工况下，进水阀门应能动水关闭[1]，从而使机组快速停机，防止机组发生过速，甚至飞逸造成损害。

主进水球阀动水关闭试验即是机组在发电工况时，在不同负荷下模拟调速装置失灵状态，对球阀进行动水关闭操作，进而验证球阀的动水关闭能力。

1 球阀动水关闭试验条件

进行主进水球阀动水关闭试验前，需具备以下条件：

(1) 试验机组完成甩负荷试验；

(2) 试验球阀接力器操作油管路耐压试验完成；

(3) 试验球阀油压装置及控制柜调试完成，具备现地操作要求；

(4) 试验机组上库进水口快速闸门及尾水事故闸门调试合格，具备紧急关闭条件；

(5) 厂房渗漏排水系统工作正常；

(6) 水淹厂房应急系统工作正常；

(7) 为确保安全，建议除试验机组外其余机组均处于停机状态或与试验机组共用一个引水隧洞的机组处于停机状态。

2 试验的注意事项

球阀动水关闭试验属高危、破坏性试验，加之抽水蓄能机组厂房高程较低，出现意外情况易产生水淹厂房的危险，试验时需注意以下事项：

(1) 与试验无关人员撤离厂房；

(2) 试验过程中上库进水口闸门及尾水事故闸门设置专人负责紧急落门操作；

(3) 试验过程中设置专人负责操作机组事故停机；

(4) 确保试验过程中在紧急危险情况下导叶可关闭(试验前已设置球阀关闭过程中导叶开度不变)；

(5) 试验人员清楚逃生通道及逃生方法；

(6) 保持试验期间通讯畅通。

3 试验步骤

在机组停机状态下连续启闭球阀2次，记录球阀在静水态下启闭时间。

机组空载状态下球阀动水关闭试验，自动启动机组到空载状态稳定运行。调速器置现地手动操作位，球阀控制柜置现地手动操作位，现地操作球阀关闭，记录试验数据。球阀关闭后调速器恢复远方自动控制，监控系统执行事故停机流程。机组停稳后复归事故信号，对球阀进行全面检查，分析试验数据结果。如数据良好，则继续进行后续试验，如分析试验数据结果有引发机组意外情况发生的可能，则立即中止试验。

机组带25%额定负荷下球阀动水关闭试验，自动启动机组到25%额定负荷稳定运行。调速器置现地手动操作位，球阀控制柜置现地手动操作位，现地操作球阀关闭，记录试验数据。球阀关闭到有功功率降低到设定值时，监控系统执行电气事故停机流程停机。当球阀完全关闭后调速器现地操作关闭导叶，机组停稳后复归事故信号，对球阀进行全面检查，分析试验数据结果。如数据良好，则继续进行后续试验，如分析试验数据结果有引发机组意外情况发生的可能，则立即中止试验。

分别在机组带50%、75%、100%或当前水头最大负荷下进行球阀动水关闭试验，试验方法同上。

4 数据分析

图1为现场录制的空载工况下球阀动水关闭时波形图。

图1 空载工况动水关闭波形图

通过图1的数据整理，得出如表1数据：

表1 空载工况动水关闭数据

图2～图5为现场录制的50%负荷工况下球阀动水关闭的波形图。

图2 50%额定负荷球阀动水关闭上下游压力波形图

图3 50%额定负荷球阀动水关闭尾水管进口压力波形图

图4 50%额定负荷球阀动水关闭球阀位移波形图

图5 50%额定负荷球阀动水关闭接力器开启腔压力波形图

通过图2～图5的数据整理，得出如表2数据：

表2 50%额定负荷球阀动水关闭数据

通过对50%负荷工况下球阀动水关闭时的数据分析，认为球阀位移在合理范围内，球阀接力器压力未超过设计压力，相比于空载工况下的动水关闭试验数据，球阀上游压力稍有升高，球阀下游压力和尾水管进口压力稍有下降，但均在合理范围内，认为试验数据良好，可进行后续试验。

图6～图9为现场录制的100%负荷工况下球阀动水关闭时波形图。

图6 100%额定负荷球阀动水关闭上下游压力波形图

图7 100%额定负荷球阀动水关闭尾水管进口压力波形图

图8 100%额定负荷球阀动水关闭球阀位移波形图

图9 100%额定负荷球阀动水关闭接力器开启腔压力波形图

通过图6～图9的数据整理，得出如表3数据：

表3 100%额定负荷球阀动水关闭数据

通过对100%负荷工况下球阀动水关闭时的数据分析，认为球阀位移在合理范围内，球阀接力器压力未超过设计压力，相比于50%负荷工况下的动水关闭试验数据，球阀上游压力再次升高，球阀下游压力和尾水管进口压力再次降低，但均在合理范围内，认为试验数据良好，试验成功。

5 结论

通过对该球阀在机组空载、50%负荷、100%负荷下的数据整理后，对比球阀厂家提供的参考值，形成数据汇总如表4。

表4 各额定负荷下球阀动水关闭数据对比

根据上述试验数据结果分析，该抽水蓄能电站主进水球阀动水关闭试验各项数据满足合理参考值，该球阀完全具备动水关闭能力，可以确保电站厂房及机组设备的运行安全。