最小压力阀组在调速器系统中的应用

2024-05-12胡振宇

水电站机电技术 2024年4期

郭磊，胡振宇

（1.五凌电力有限公司，湖南长沙 410000；2.湖南省水电智慧化工程技术研究中心，湖南长沙 410000）

0 引言

某水电厂安装有5 台混流式水轮发电机组，单机容量24 万kW，采用长江三峡能事达电气股份有限公司的PFWT-200-6.0-NSD 型调速器。电厂将最小压力阀组串联在调速器控制油路中，在调速器压油槽压力过低且事故低油压保护未正确动作时，能够可靠动作，联动事故配压阀动作，使机组可靠停机。

1 事故配压阀控制原理

该电厂的事故配压阀控制原理图如图1。水轮发电机组在紧急事故情况下，如机械过速大于150%Ne、电气过速大于148%Ne、转速大于115%Ne+主配拒动、调速器事故低油压、调速器事故低油位、事故停机过程中剪断销剪断等,将会动作事故配压阀3630（也称过速限制器），阀芯位置向右切换，压力油直接通过事故配压阀进入接力器关腔，接力器开腔的油经过事故配压阀直接排至回油箱，可靠关闭导叶，防止机组失控，为水轮发电机组提供安全可靠的保护[1]。

图1 事故配压阀控制原理图

1.1 紧急事故停机流程触发

当机组出现电气过速大于148%Ne、转速大于115%Ne+主配拒动、调速器事故低油压、调速器事故低油位、事故停机过程中剪断销剪断等紧急情况时，监控系统会触发紧急事故停机流程，开出动作事故停机电磁阀7021Y1 指令，事故停机电磁阀7021Y1 动作，阀芯位置向下切换，事故配压阀3630控制腔的油经事故停机电磁阀7021Y1 直接排至漏油箱，事故配压阀3630 的阀芯位置在左侧恒压油的作用下向右切换，可靠关闭导叶[2]。

1.2 机械过速保护装置动作

机械过速保护装置是防止机组飞逸的保护装置，当机组转速达到150%Ne，安装在主轴上的离心探测器动作，配压阀7242 的阀芯位置向右切换，事故配压阀3630 控制腔的油经事故停机电磁阀7021Y1、配压阀7242 排至漏油箱（无压），事故配压阀3630 的阀芯位置在左侧恒压油的作用下向右切换，可靠关闭导叶[3]。

1.3 最小压力阀组动作

当调速器压油槽油压降至最小压力阀组动作值，这时如果事故停机电磁阀7021Y1 因故未动作，保持在图1 中所示位置，最小压力阀7215/1 左侧控制腔的压力油不足以克服右侧弹簧的预紧力，7215/1 阀的阀芯向左切换，使得最小压力阀7215/2右侧控制腔的油经过7215/1 阀排至漏油箱，在左侧弹簧预紧力的作用下，7215/2 阀的阀芯向右切换，事故配压阀3630 控制腔的油经事故停机电磁阀7021Y1、配压阀7242、7215/2 阀排至漏油箱，事故配压阀3630 的阀芯位置在左侧恒压油的作用下向右切换，可靠关闭导叶。

2 最小压力阀组工作原理

该电厂的最小压力阀组原理图如图2，该阀组由两个液动换向阀组成。7215/1 阀的右侧的弹簧预紧力可以调整，一般使其稍低于或等于调速器事故低油压定值，该厂事故低油压定值为4.6 MPa，弹簧预紧力也调整为4.6 MPa。

图2 最小压力阀组原理图

正常情况下，左侧控制腔的压力油来自于调速器压油槽，压力在5.6～6.0 MPa 之间，远大于4.6 MPa，7215/1 阀的阀芯在压力油的作用下保持在图2 所示位置，7215/2 阀的右侧控制腔通压力油，7215/2 阀的阀芯在压力油的作用下保持在图2 所示位置，7215/2 阀的压力油P 口接通B 口，不影响压力油通至事故配压阀3630 的控制腔。

在调速器压油槽压力因压油泵未正常启动、压油槽大量漏油等原因压力低于4.6 MPa 时，7215/1阀右侧的弹簧预紧力大于左侧油压，阀芯向左切换，7215/2 阀右侧控制腔的油经过7215/1 阀排至漏油箱，在左侧弹簧预紧力的作用下，7215/2 阀的阀芯向右切换，7215/2 阀的B 口接通排油T 口。如果这时事故停机电磁阀7021Y1 未动作，事故配压阀3630 控制腔的油经事故停机电磁阀7021Y1、配压阀7242、7215/2 阀排至漏油箱，事故配压阀3630 动作。

3 最小压力阀组的存在意义

调速器压油槽压力低于4.6 MPa 时，无论事故停机电磁阀7021Y1 是否动作，最小压力阀组都会动作。如果事故低油压保护正确动作，事故停机电磁阀7021Y1 动作，将把最小压力阀组控制回路隔离，这时最小压力阀组并未起到实质性作用。只有当调速器压油槽压力低于4.6 MPa 且事故停机电磁阀7021Y1 未动作的情况下，才可通过最小压力阀组的动作联动事故配压阀动作，达到可靠关机的目的。事故停机电磁阀7021Y1 未动作的原因可能有：

（1）事故低油压保护未触发。一般情况下，调速器压油槽上的压力开关（2 个）和油压模拟量引入至监控系统，采取“三取二”的方式触发事故低油压保护，即3 个量中至少满足2 个才可触发[4]。如果压油槽实际油压低于4.6 MPa，但监控系统因压力开关损坏、压力开关前阀关闭憋压、模拟量通道故障等原因未接收到2 个低于4.6 MPa 的信号，将会导致事故低油压保护不能触发，机组不会走紧急事故停机流程，事故停机电磁阀7021Y1 将不会接收到动作指令。

（2）事故停机电磁阀7021Y1 未接收到动作指令。如果事故低油压保护正确触发紧急事故停机流程，但因监控系统丢包、控制回路断线等原因，事故停机电磁阀7021Y1 未接收到动作指令，将不会动作。

（3）事故停机电磁阀7021Y1 本体故障。事故停机电磁阀阀芯靠线圈驱动，如果线圈损坏，得电后驱动力不足，阀芯位置将不能正常切换。如果电磁阀阀芯卡涩，正常驱动力也无法将阀芯位置正常切换。

从以上分析可知，当调速器压油槽压力低于4.6 MPa 时，理论上还是存在一定的几率发生事故停机电磁阀7021Y1 不动作的情况，这时最小压力阀组就可以发挥它的作用。随着电气元器件的质量不断提高，发生事故低油压保护动作，事故停机电磁阀未动作的可能性并不大，因此采用最小压力阀组的电厂并不多，比如三板溪电厂、托口电厂与该电厂采用同类型的调速器系统，但他们并未将最小压力阀组串联至控制回路中。如果电厂的电气元器件质量不高，经常出现问题，存在事故低油压保护动作时事故停机电磁阀不能正常动作的可能，采用纯机械的最小压力阀组是一种不错的选择。