周 剛，張殿祥

（天生橋水力發(fā)電總廠，貴州 興義 562400）

0 概述

天生橋二級電站位于廣西隆林縣與貴州安龍縣交界處的南盤江上，總裝機6×220 MW，首臺機組于1992年12月投運，1994年末一期4臺機組全部投運，2000年二期2臺機組全部投運。電站技術供水系統(tǒng)采用單元供水方式，即兩臺機組為一單元，電站初期運行技術供水主供水采用水泵供水，一單元有兩臺工作泵，一臺備用泵，水泵運行方式設計為循環(huán)備用，壓力鋼管減壓供水作為備用供水。在天生橋一級電站水庫投運后，采用壓力鋼管減壓供水作為機組技術供水主供水，每臺機組壓力鋼管上設有一個取水口，各自經(jīng)減壓后接入供水聯(lián)絡管。但由于電站投運初期由于河流內泥沙含量較大，導致水泵軸套、密封頻繁損壞，故障率較高，因此在1994年將技術供水主供水改為壓力鋼管減壓供水，水泵供水為備用供水。

1 電站相關參數(shù)

機組型式：立軸單輪混流式；最高水頭：204 m；額定水頭：176 m；最低水頭：174 m；加權平均水頭：185 m；額定水頭下的流量：139.8 m3/s；額定轉速：200 r/min；飛逸轉速：363 r/min；機組技術供水方式：自流減壓（主供水）、水泵（備用水）；單機技術供水流量：1300 m3/h；單機供水壓力：0.7 MPa（主機）。

2 機組技術供水系統(tǒng)簡介

技術供水系統(tǒng)如圖1所示，電廠機組技術供水為2套裝置，主供水為自流減壓；備用為水泵供水。圖1中虛線以上部分為自流減壓供水系統(tǒng);虛線以下部分為水泵供水系統(tǒng)。3號、4號、5號、6號機技術供水系統(tǒng)與1號、2號機基本相同。

如圖1所示，由S101-S201 DN300閘閥自電動閥分別自壓力鋼管取水，過電動閥S102、S202后分別經(jīng)1號機減壓閥和2號機減壓閥，減壓后匯到供水總管，再經(jīng)濾水器分別供至1號、2號機組技術供水系統(tǒng)。

圖1 技術供水系統(tǒng)

在S101和S102之間聯(lián)接1號制冷減壓閥供廠房空調用水；在減壓閥出口裝有安全泄壓閥。S102和S202是DN300電動閘閥，控制機組供水減壓閥的啟閉?？偣苌系腟D001是其它機組供水系統(tǒng)的隔離閥，便于各供水系統(tǒng)之間的相互切換。

減壓閥的出口壓力整定值為0.7 MPa，再由機組各用用戶閥調至所需的壓力。

2.1 機組設備供水量（表1）

表1 設備設計供水量

2.2 機組主用技術供水更改原因

電廠常年水頭約200 m,就經(jīng)濟運行的角度出發(fā)，以水泵作為主供水更為合算。原設計就是以水泵供水為主供水。但因泥沙磨損、水泵故障、停機維修等方面的原因，導致運行費用高；同時，因故障停機維修，導致了電網(wǎng)供電不正常，而且，維修維護工作量大。故于1994年改為自流減壓供水為機組主供水。

3 減壓系統(tǒng)穩(wěn)壓閥應用簡介

天生橋二級電站使用的ZJY46H-25Q型自流減壓系統(tǒng)減壓穩(wěn)壓閥共13臺。其中：ZJY46H-25Q/ⅤDN300×6臺用于主機供水，出口壓力可調節(jié)值為0.3～0.9 MPa，整定值為 0.7 MPa；ZJY46H-25Q/ⅤDN250×2臺用于廠房空調供水，出口壓力可調節(jié)值為0.3～0.9 MPa，整定值為0.4MPa；ZJY46H-25Q/ⅤDN150×2臺用于廠房生活用水，出口壓力可調節(jié)值為0.3～0.6 MPa，整定值為0.3 MPa；ZJY46H-25Q/ⅤDN100×3臺用于家屬區(qū)生活用水，出口壓力可調節(jié)值為0.3～0.6 MPa，整定值為0.35 MPa。

4 機組自流減壓技術供水運行過程

天生橋二級電站于建站初期使用的減壓閥，為1994年3月安裝的德國進口Y43H-25C DN300的先導活塞式減壓閥，因試運行時噪聲、振動、出口壓力波動等原因不能滿足運行要求而停止運行；1996年1月安裝ZJY46H-25Q DN300減壓閥，調試后滿足運行要求投入機組運行；1996年7月，解體檢修ZJY46H-25Q減壓閥時，因發(fā)現(xiàn)ZJY46H-25Q減壓閥的組合式節(jié)流錐嚴重磨損而停運，8月改用廠家改進的抗蝕型堆焊鎳基合金的整體節(jié)流錐后繼續(xù)投運；1997年ZJY46H-25Q減壓閥改裝為安全性、可靠性更高的可反沖排污雙反饋系統(tǒng)和出口壓力安全鎖定系統(tǒng)；1999年在電廠旁的中山包電站改用國外某品牌膜片差壓式減壓閥試運行，因膜片擊穿而停用國外某品牌膜片差壓式減壓閥，恢復使用ZJY46H-25Q型減壓閥運行；2005年，ZJY46H-25Q減壓閥控制系統(tǒng)控制先導閥改為廠家提供的新型活塞式先導閥，安全運行至今。

5 經(jīng)驗總結

天生橋發(fā)電總廠機組自流減壓技術供水系統(tǒng)自1996年始，安全運行至今，我們主要做以下幾點工作：①系統(tǒng)減壓閥合理地選型；②及時地與制造商作相關技術的互動；③供水重點部位的重點巡檢；④做好減壓閥定期的維護保養(yǎng)工作。

5.1 系統(tǒng)減壓閥合理的選型

高水頭電站機組的自流減壓供水系統(tǒng)關鍵在于減壓閥的可靠與穩(wěn)定性。因此，針對以前的經(jīng)驗教訓和結合電廠的相關技術參數(shù)，我們在減壓閥的選型上做了整體結構、流量特性和壓力特性的工作。

（1）整體結構的選型

ZJY46H型減壓閥的結構如圖2所示：

圖2 ZJY46H型減壓閥結構

減壓閥由主閥和反饋控制系統(tǒng)組成，主閥上設有安全鎖定裝置，限制了最高出口壓力，以防止減壓閥在故障時的出口壓力出現(xiàn)危害性的高壓；兩套互為備用的反饋系統(tǒng)以保證反饋控制系統(tǒng)的正常工作；反饋控制系統(tǒng)的先導閥是活塞式結構，并能在運行工況下反沖排污，排除了控制先導閥被雜質卡阻的可能性；反饋系統(tǒng)的連接管為DN20的不銹鋼管，剛性好。

主閥和反饋控制系統(tǒng)相對分離；雙反饋控制系統(tǒng)互為備用；出口壓力安全鎖定裝置成為了減壓閥安全、穩(wěn)定、可靠運行及維護方便的基礎。

（2）ZJY46H型減壓閥的流量特性和壓力特性的適應性

《GB12244-2006減壓閥一般要求》規(guī)定了減壓閥在進口壓力和流量變化的工況下，整定的出口壓力值不變。天生橋發(fā)電總廠減壓閥前壓力變化值為2.05～1.76MPa，機組甩負荷時閥前最高壓力為2.7MPa。由于是兩臺機組為一單元的供水方式，要求減壓閥達到單臺流量能夠滿足兩臺機組供水要求。所以對減壓閥要求高。減壓閥的自力調節(jié)工作原理如圖3所示：

圖3 減壓閥工作原理

P1為減壓閥的進口壓力；P2為減壓閥出口壓力；Pt為減壓閥主閥的彈簧壓力；Pk為減壓閥主閥的壓力調節(jié)腔壓力；Pt′為反饋系統(tǒng)控制閥彈簧壓力；Pk′為反饋系統(tǒng)控制閥壓力調節(jié)腔壓力；h為減壓閥閥座和節(jié)流錐的開啟高度（相當于主閥的過流面積）。

減壓閥正常工況時，Pt=Pk，在控制閥Pt′=Pk′。此時、主閥和控制閥的閥座與節(jié)流錐開啟高度h是一個定值（即過流面積一定過流量一定）。因此，減壓閥出口壓力相對是一個低壓值P2。

當P1上升時，減壓閥的P2+ΔP2首先表現(xiàn)為上升，其值通過反饋系統(tǒng)出口管傳到控制閥，使Pt′+ΔPt′，ΔPt′與Pk′的力達到新的平衡，控制閥h減小；相應ΔPk′壓力增大，經(jīng)壓力導管，使主閥的Pk+ΔPk，Pt=Pk+ΔPk壓力達到新的平衡，主閥h減小、ΔP2值恢復為原P2值。當進口壓力P1下降時，主閥與控制閥的工況則與上述的工況相反。

當出口流量Q增大時，減壓閥的工況相當于P1下降時的工況。當出口流量Q減小時，減壓閥的工況相當于P1上升時的工況。

從減壓閥的過流方式分析：水流沿節(jié)流錐流向出口，有效地減少了紊流現(xiàn)象，有利于P2的穩(wěn)定性和低噪聲。如圖4所示。

圖4 減壓閥水流

從減壓閥的流量特性看：當機組供水量為1 300 m3/h時，減壓閥節(jié)流錐行程H為20 mm(最大為50 mm),只使用了最大流量的2/5，滿足電廠單臺減壓閥供兩臺機的要求。在單調節(jié)1號機組減壓閥時，將S0115R的開度從50%至100%進行調節(jié)（流量變化），P2值變化值為 0.7～0.65MPa，誤差 0.05MPa，滿足《GB12245-2006減壓閥性能試驗方法》誤差不大于10%的要求。

從減壓閥的壓力特性看：在單調節(jié)1號機組減壓閥時，進口壓力為2.0 MPa。P2值整定為0.7 MPa，手動調節(jié)S102的開度，使進口壓力在1.5～2.0 MPa變化。P2值變化值為0.7～0.68 MPa，誤差0.02 MPa。滿足《GB12245-2006減壓閥性能試驗方法》誤差不大于5%的要求。

因此，ZJY46H型減壓閥的綜合技術參數(shù)滿足電廠運行要求。

5.2 及時與制造商作相關技術的互動，促使制造商不斷改進減壓閥運行中的缺陷

1996年1 月，第一臺ZJY46H-25Q DN300減壓閥在電廠1號機組運行，至6月，在運行中發(fā)現(xiàn)減壓閥出口壓力不穩(wěn)定，打開檢查，橡膠組合式節(jié)流錐過流面出現(xiàn)約10%綜合性氣蝕和磨蝕現(xiàn)象。我們及時將此現(xiàn)象反饋給制造商。制造商針對這一問題提出了整體節(jié)流錐堆焊鎳基合金的方案，電廠同意后應用。使用期從6個月提高到10年。在此基礎上，針對電廠的具體工況，促使制造商將減壓閥單一的減壓穩(wěn)壓改進成為雙反饋可反沖排污控制系統(tǒng)和出口壓力安全鎖定和抗蝕性能良好的減壓閥。保證了機組自流減壓供水系統(tǒng)的可靠、安全性。

6 結束語

膜片差壓式減壓閥由于存在橡膠膜片易老化，膜片的強度不夠，在管道水錘出現(xiàn)時容易擊穿等缺陷，通過天生橋二級電站使用ZJY46H減壓閥后的運行經(jīng)驗表明，ZJY46H減壓閥能有效地避免膜片差壓式減壓閥存在的缺陷重復發(fā)生，閥門在性能的穩(wěn)定性、安全性、使用壽命、防泥沙能力及檢修維護等方面都具有良好的優(yōu)越性，實踐證明，該閥門在天生橋二級電站的應用是非常成功的。