麥先春

（四川大唐國際甘孜水電開發(fā)有限公司，四川 康定 626001）

黃金坪水電站調(diào)速器事故配壓閥拒動分析及處理

麥先春

（四川大唐國際甘孜水電開發(fā)有限公司，四川 康定 626001）

黃金坪水電站在調(diào)試及試運行期間調(diào)速器事故配壓閥出現(xiàn)嚴(yán)重的拒動現(xiàn)象，機(jī)械過速保護(hù)動作后無法可靠關(guān)閉導(dǎo)水葉，存在機(jī)組飛逸事故風(fēng)險。本文介紹了該事故配壓閥調(diào)試過程，拒動原因，以及處理過程和結(jié)果。

黃金坪水電站；調(diào)速器；事故配壓閥；拒動；飛逸事故

1 概述

黃金坪水電站位于甘孜藏族自治州康定縣姑咱鎮(zhèn)境內(nèi)，為大渡河干流規(guī)劃調(diào)整推薦二十二級方案的第十一級電站，上游接長河壩電站，下游接瀘定電站，壩址距成都約340 km。電站總裝機(jī)容量850 MW，其中左岸大廠房安裝有東方電氣集團(tuán)制造的4臺單機(jī)為200 MW立軸混流式水輪發(fā)電機(jī)組。水輪發(fā)電機(jī)型號為SF200-56/13200，其中調(diào)速器采用武漢能事達(dá)MGC4000系列微機(jī)調(diào)速器系統(tǒng)，事故配壓閥采用西安江河電站技術(shù)開發(fā)有限責(zé)任公司SFD型事故配壓分段關(guān)閉裝置。黃金坪水電站1號機(jī)組在調(diào)試及試運行期間，在機(jī)械過速飛擺動作時，事故配壓閥出現(xiàn)拒動現(xiàn)象，造成導(dǎo)水葉無法關(guān)閉，經(jīng)過對事故配壓閥本體和液壓回路進(jìn)行分析處理，本體電磁閥進(jìn)行換型，消除了該設(shè)備缺陷，取得了良好效果。

2 事故配壓閥原理

SFD事故配壓分段關(guān)閉裝置是將事故配壓閥和分段關(guān)閉閥集成于一體，用于水輪發(fā)電機(jī)組的調(diào)速器中，防止機(jī)組過速和水錘，為水輪發(fā)電機(jī)組的正常運行提供安全保護(hù)。

圖1所示，發(fā)電機(jī)組正常運行時，管3通過事故配電磁閥接壓油管，閥芯2在差壓作用下處于上位；閥芯4也在兩段關(guān)閉閥的分段關(guān)閉電磁閥5產(chǎn)生差壓作用下位于上位，此時，P腔和O腔被切斷，調(diào)速器主配壓閥的開啟和關(guān)閉腔與接力器的開啟腔和關(guān)閉腔相通，即D腔與C腔通，B腔與A腔通，導(dǎo)葉受調(diào)速器主配壓閥控制。當(dāng)調(diào)速器發(fā)生嚴(yán)重故障致使機(jī)組轉(zhuǎn)速過高，調(diào)速器無法通過主配壓閥關(guān)閉導(dǎo)葉時，管3前端的事故配電磁閥接受過速保護(hù)信號動作，電磁閥換向，將壓力油切斷，管3接回油，SFD閥芯2在差壓作用下向下移動，實現(xiàn)換向。此時，調(diào)速器的主油路被切斷，P腔與A腔通，O腔與C腔通，系統(tǒng)壓力油直接與接力器的關(guān)閉腔接通，開啟腔接回油，導(dǎo)葉直接受事故配壓閥控制并立即關(guān)閉，避免機(jī)組發(fā)生飛逸事故。

圖1 SFD型事故配壓分段關(guān)閉裝置

3 事故配壓閥拒動現(xiàn)象

黃金坪水電站左岸大廠房1號機(jī)組在啟動調(diào)試期間，調(diào)速器事故配壓閥在模擬機(jī)械過速和機(jī)組過速試驗時，都存在拒動現(xiàn)象，初步分析原因為事故配電磁閥可能卡阻。在更換了同型號的事故配電磁閥后，事故配壓閥拒動情況依然存在。手動操作導(dǎo)葉至指定開度，然后通過模擬機(jī)械過速裝置動作或事故配電磁閥動作，觀察事故配壓閥動作情況，先后進(jìn)行了6次模擬試驗：

（1）第1、2次模擬試驗（兩個閥聯(lián)合動作工況）：導(dǎo)葉開度70%，手動模擬機(jī)械過速保護(hù)裝置動作，一方面機(jī)械過速液壓閥通過液壓油路直接動作事故配壓閥，另一方面機(jī)組LCU接收到過速信號后會啟動緊急停機(jī)流程向事故配電磁閥發(fā)動作令；發(fā)現(xiàn)事故配壓閥先動作了約5 mm后停止，經(jīng)過2.5s延時繼續(xù)動作，10 s后事故配壓閥動作完成，整個動作時間緩慢，遠(yuǎn)超正常速度；

（2）第3次模擬試驗（機(jī)械過速液壓閥單獨動作工況）：將事故配電磁閥接線撥出使其保持復(fù)歸狀態(tài)，將導(dǎo)葉開度開至70%，直接手動模擬機(jī)械過速保護(hù)裝置動作，機(jī)械過速液壓閥通過液壓油路直接動作事故配壓閥，事故配壓閥能夠正確動作，導(dǎo)葉全閉；

（3）第4次模擬試驗（兩個閥聯(lián)合動作工況）：導(dǎo)葉開度70%，事故配電磁閥接線恢復(fù)，手動模擬機(jī)械過速保護(hù)裝置動作，事故配壓閥先動作5 mm后停止動作，導(dǎo)葉未關(guān)閉；

（4）第5次模擬試驗（事故配電磁閥單獨動作工況）：導(dǎo)葉開度70%，在機(jī)組LCU直接操作事故停機(jī)按鈕，事故配電磁閥單獨動作，事故配壓閥正確動作，導(dǎo)葉全閉；

（5）第6次模擬試驗（手動模擬兩個閥聯(lián)合動作工況）：將導(dǎo)葉開至70%，將事故配電磁閥接線撥出，手動模擬機(jī)械過速保護(hù)裝置動作后，觀察事故配壓閥開始動作后，再純手動啟動事故配電磁閥，此時事故配壓閥的動作約10 mm后停止，故障依舊，并由此排除電氣回路原因。

4 拒動原因分析

4.1 事故配電磁閥原理

事故配電磁閥現(xiàn)場型號為4WEH16HD72/OF 6EG220N9ETK4/B10，該閥為“電液內(nèi)控先導(dǎo)控制兩位四通換向閥”，分兩個閥體組成，上部為一級先導(dǎo)閥，下部為主閥體。圖2為該型換向閥的內(nèi)部液壓原理圖和剖面圖，采用內(nèi)部先導(dǎo)供油、內(nèi)部先導(dǎo)泄油形式，一級先導(dǎo)閥的供油口和泄油口通過主閥體內(nèi)部連接，所以X口和Y口沒有外部接口；整個閥體對外只有4個油口（T、P、A、B），其中T口必須接泄油管路，P口必須接控制油管路才能保證換向閥正常動作。

圖2 事故配電磁閥液壓原理和剖面圖

4.2 4種工況下事故配壓閥動作情況

（1）正常運行工況：圖3所示，機(jī)械過速液壓閥和事故配電磁閥都處于復(fù)歸狀態(tài)。控制油經(jīng)機(jī)械過速液壓閥、事故配電磁閥至事故配壓主閥2腔，由于2腔與1腔同時通控制油，2腔面積大于1腔，事故配壓閥主閥芯往左側(cè)滑動，事故配壓閥呈復(fù)歸狀態(tài)，C腔與D腔相通，A腔與B腔相通，接力器受調(diào)速器主配壓閥控制，機(jī)組可正常運行；

圖3 調(diào)速器液壓原理簡圖

（2）機(jī)械過速單獨動作工況：模擬機(jī)械過速裝置，液壓閥動作換向，事故配電磁閥復(fù)歸狀態(tài)?？刂朴驮跈C(jī)械過速液壓閥內(nèi)部經(jīng)盲孔堵死，1號至2號控制油管的液壓油經(jīng)機(jī)械過速液壓閥泄至回油，事故配壓主閥2腔無壓，事故配壓閥主閥芯往右側(cè)滑動，事故配壓閥呈動作狀態(tài)，C腔與回油O相通，A腔與壓力油P相通，接力器直接受事故配壓閥控制，導(dǎo)葉快速關(guān)閉；

（3）事故配電磁閥單獨動作工況：液壓閥復(fù)歸狀態(tài)，事故配電磁閥動作換向。1號控制油管內(nèi)控制油在事故配電磁閥內(nèi)部經(jīng)盲孔堵死，2號控制油管的液壓油經(jīng)事故配電磁閥泄至回油，事故配壓主閥2腔無壓，事故配壓閥主閥芯往右側(cè)滑動，事故配壓閥呈動作狀態(tài)，C腔與回油O相通，A腔與壓力油P相通，接力器直接受事故配壓閥控制，導(dǎo)葉快速關(guān)閉；

（4）聯(lián)合動作工況：模擬機(jī)械過速裝置動作，液壓閥動作換向，控制油在機(jī)械過速液壓閥內(nèi)部經(jīng)盲孔堵死，1號控制油管的液壓油經(jīng)機(jī)械過速液壓閥泄至回油；同時機(jī)械過速信號送至機(jī)組LCU啟動緊急停機(jī)流程，發(fā)事故配壓閥啟動令，事故配電磁閥得電動作換向，但此時由于1號控制油管油壓已泄，事故配電磁閥一級先導(dǎo)閥P口無控制油或控制油壓低而失去操作油源，閥芯不能可靠到位導(dǎo)致?lián)Q向失敗，2號控制油管油壓被封死或泄壓緩慢，事故配壓主閥不能正常動作，導(dǎo)水葉無法關(guān)閉或關(guān)閉緩慢。

5 處理措施

此缺陷是由于事故配電磁閥設(shè)計不合理，在機(jī)械過速保護(hù)動作后，液壓閥和電磁閥動作時間存在固有時差，機(jī)械過速液壓閥先將控制油源泄至回油，一級先導(dǎo)閥失去操作油源，閥芯不能到位導(dǎo)致的。經(jīng)分析，在不改變主要油路情況下，有以下2種解決措施：

（1）將電磁閥換型為“外部先導(dǎo)供油、外部先導(dǎo)泄油”換向閥，增加先導(dǎo)閥專用控制油管和回油管，將一級先導(dǎo)閥操作油源獨立，避免機(jī)械過速液壓閥動作后先導(dǎo)閥控制油源消失；

（2）不改變?nèi)魏瓮獠坑吐罚瑢㈦姶砰y換型為帶彈簧偏置的兩位四通換向閥，一級先導(dǎo)閥操作油源消失后，主閥芯仍能通過彈簧偏置滑動，從而不依靠控制油源使事故配壓閥可靠動作。

考慮到調(diào)試工期和簡化液壓油路實際因數(shù)，最終采用了將電磁閥換型為帶彈簧偏置的換向閥的處理方法，經(jīng)4種工況下驗證，事故配壓閥均能可靠動作。

6 結(jié)束語

作為機(jī)組事故狀態(tài)下最后一道防線，事故配壓閥拒動將直接導(dǎo)致機(jī)組發(fā)生飛逸事故，甚至?xí)斐伤蛷S房事件，在機(jī)組保護(hù)方面發(fā)揮著極其重要的作用！黃金坪水電站調(diào)速器事故配壓閥經(jīng)過消缺處理，消除了該閥拒動這一重大隱患，取得了良好效果。希望本文對其他水電站同型事故配壓閥或類似液壓回路的缺陷處理有一定的參考和借鑒意義。

［1］西安江河電站技術(shù)開發(fā)有限責(zé)任公司.SFD型事故配壓分段關(guān)閉裝置說明書［Z］.

［2］博世力士樂液壓（中國）有限公司.4WEH換向閥說明書［Z］.

［3］蔡燕生，王劍鋒，孟憲影.現(xiàn)代水輪機(jī)調(diào)速器及其調(diào)整與試驗［M］.北京：中國電力出版社，2012.

［4］張利平.液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計與使用［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.

［5］東北電網(wǎng)有限公司.水輪機(jī)調(diào)速器檢修［M］.北京：中國電力出版社，2013.

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1672-5387（2016）07-0061-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.07.020

2016-02-15

麥先春（1982-），男，技師，從事水輪發(fā)電機(jī)組的維護(hù)與檢修工作。