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南山電站調(diào)壓閥應(yīng)用案例
上海申弘閥門(mén)有限公司
1、南山電站調(diào)壓閥工程概況
之前介紹化工截止閥在三門(mén)峽化工機(jī)械應(yīng)用,現(xiàn)在介紹南山水電站位于泰順縣羅陽(yáng)鎮(zhèn)境內(nèi)的仙居溪支流南山溪上,電站距泰順縣城約12km.整個(gè)工程由水庫(kù)、發(fā)電引水隧洞、壓力明管、電站廠房等建筑物組成,設(shè)計(jì)水頭為177.58m,裝機(jī)容量為2×2500kW,水輪機(jī)型號(hào)為HLA542—WJ—80,發(fā)電機(jī)型號(hào)為SFW2500—6/1430,工程以發(fā)電為單一任務(wù)。
電站發(fā)電輸水隧洞沿南山溪大崗頭山脊布置,總長(zhǎng)約1.96km,壓力明管長(zhǎng)270m,由于受地形條件限制,設(shè)計(jì)中采用不設(shè)調(diào)壓室方案。
2、南山電站調(diào)壓閥設(shè)置調(diào)壓閥的原因
由于南山電站工作水頭較高,在不設(shè)置調(diào)壓室的情況下,電站在運(yùn)行中可能會(huì)遇到由于各種事故,引起機(jī)組突然與系統(tǒng)解列,發(fā)生甩負(fù)荷的情況。在甩負(fù)荷時(shí),由于導(dǎo)葉迅速關(guān)閉,水輪機(jī)的流量急劇變化,水輪機(jī)壓力引水系統(tǒng)中會(huì)產(chǎn)生水擊,此時(shí)產(chǎn)生的zui大水擊壓力上升對(duì)壓力引水系統(tǒng)的強(qiáng)度影響特別強(qiáng)烈,嚴(yán)重的會(huì)破壞引水系統(tǒng),引發(fā)事故,因此必須選擇其他方式來(lái)限制水擊壓力升高。
通常限制水擊壓力升高的方法主要有設(shè)置調(diào)壓室、裝設(shè)調(diào)壓閥、改變導(dǎo)葉關(guān)閉規(guī)律(采用導(dǎo)葉二段關(guān)閉)等。導(dǎo)葉二段關(guān)閉法在低水頭電站應(yīng)用較多。而對(duì)于高水頭電站,多采用設(shè)置調(diào)壓室來(lái)調(diào)節(jié)水擊壓力,但調(diào)壓室建造投資大、工期長(zhǎng),特別容易受地質(zhì)、地形等條件限制,故對(duì)興建調(diào)壓室有困難的,且導(dǎo)葉關(guān)閉時(shí)間Tw≤12s的中小型電站可考慮以調(diào)壓閥代替調(diào)壓室。調(diào)壓閥的作用在于:在機(jī)組甩負(fù)荷導(dǎo)葉快速關(guān)閉的同時(shí)相應(yīng)地打開(kāi)泄流,從而降低水錘壓力的上升,待導(dǎo)葉全關(guān)后,再緩慢關(guān)閉,使引水系統(tǒng)的流量緩慢變化,防止引水系統(tǒng)水壓升高及機(jī)組飛車(chē)。
1. 南山電站調(diào)壓閥品名、型號(hào)規(guī)格、數(shù)量、價(jià)格.
序號(hào) | 品 名 | 型 號(hào) 及 規(guī) 格 | 單位 | 數(shù)量 | 單 價(jià) (元) | 金 額 (元) | 閥體材質(zhì)及其它 |
1 | 減壓閥 | 組合式減壓閥ZJY46H-40C DN150 PN40 進(jìn)口壓力 2.0-2.5 MPA,出口壓力 0.2-0.5 MPA 雙反饋及鎖定壓力功能, 介質(zhì)水,閥體耐壓6.0MPA 閥體中部法蘭連接螺絲必須采用8.8級(jí)高強(qiáng)度螺絲,螺帽配加厚的。 外觀盡量做成跟我發(fā)給你的照片那樣,特別是閥體頂部調(diào)節(jié)手柄部位,和旁通管那塊。 | 臺(tái) | 1 | 所有旁通支管及配件采用304不銹鋼,減壓閥采用304不銹鋼材質(zhì)的。閥體材質(zhì)WCB(鑄鋼) |
3、調(diào)壓閥選擇及應(yīng)用
3.1調(diào)壓閥的選擇
南山電站導(dǎo)葉關(guān)閉時(shí)間的設(shè)計(jì)值T為8s,符合上面提到導(dǎo)葉關(guān)閉時(shí)間Tw≤12s的要求,且無(wú)調(diào)壓室,經(jīng)多方計(jì)算和比較選擇確定,南山電站調(diào)壓設(shè)施采用調(diào)壓閥作為調(diào)壓方式,調(diào)壓閥選擇TFW250A/ZD型號(hào)。
3.2調(diào)壓閥在應(yīng)用過(guò)程中的問(wèn)題及處理方法
TFW250A/ZD型調(diào)壓閥采用全油壓控制,原設(shè)計(jì)中有1個(gè)節(jié)流孔用于整定調(diào)壓閥的關(guān)閉時(shí)間。由于調(diào)壓閥是后來(lái)增加的項(xiàng)目,調(diào)速器廠家和調(diào)壓閥廠家未能及時(shí)溝通,造成節(jié)流孔實(shí)際并不存在,調(diào)壓閥關(guān)閉時(shí)間不能調(diào)整,且調(diào)壓閥全行程不能達(dá)到廠家65mm的要求,實(shí)際調(diào)壓閥的行程只有45mm.對(duì)于調(diào)速器和調(diào)壓閥的開(kāi)啟關(guān)閉時(shí)間,設(shè)計(jì)調(diào)保計(jì)算的要求為:無(wú)水狀態(tài)下調(diào)速器快關(guān)(100%~0)和調(diào)壓閥快開(kāi)時(shí)間(0~100%)為8.5s,調(diào)壓閥慢關(guān)時(shí)間(100%~0)為19s;2臺(tái)機(jī)組聯(lián)甩額定負(fù)荷時(shí)壓力上升率控制在20%以下,轉(zhuǎn)速上升率控制在55%以下。按設(shè)計(jì)要求,這2臺(tái)調(diào)壓閥開(kāi)啟時(shí)間和開(kāi)度都達(dá)不到設(shè)計(jì)要求,實(shí)測(cè)快開(kāi)啟時(shí)間為6s,開(kāi)度為45mm.經(jīng)分析,系兩者的油缸大小不匹配,調(diào)壓閥的排油不能全部進(jìn)入調(diào)速器的油缸,致使調(diào)壓閥排油不盡,從而影響開(kāi)度。此時(shí)如果要求廠家重新制作更換調(diào)壓閥將會(huì)嚴(yán)重拖延發(fā)電時(shí)間,造成巨大經(jīng)濟(jì)損失,所以只能先從技術(shù)上在考慮是否可以通過(guò)更改調(diào)速器主接力器時(shí)間來(lái)滿足與調(diào)壓閥的協(xié)聯(lián)。
針對(duì)以上情況,技術(shù)人員重新進(jìn)行調(diào)節(jié)保證計(jì)算復(fù)核調(diào)整,并對(duì)調(diào)速器和調(diào)壓閥的開(kāi)啟、關(guān)閉時(shí)間進(jìn)行整定,整定后的參數(shù)為:調(diào)速器快關(guān)時(shí)間為8.30s~8.38s,調(diào)壓閥慢關(guān)時(shí)間為24.50s~46.50s.廠家技術(shù)人員按這要求對(duì)時(shí)間參數(shù)重新設(shè)置后,再次測(cè)得臺(tái)機(jī)組主接力器關(guān)閉時(shí)間和調(diào)壓閥0~45mm的啟、閉時(shí)間(見(jiàn)表1),從2臺(tái)機(jī)組的主接力器與調(diào)壓閥接力器靜態(tài)協(xié)聯(lián)關(guān)系曲線(見(jiàn)圖1、圖2)可以看出調(diào)速器和調(diào)壓閥協(xié)聯(lián)較好,能夠滿足要求。
4、對(duì)調(diào)壓閥進(jìn)行聯(lián)機(jī)測(cè)試
在調(diào)速器和調(diào)壓閥協(xié)聯(lián)滿足協(xié)聯(lián)要求后,接下來(lái)就要進(jìn)行調(diào)壓閥實(shí)際使用性能測(cè)試,測(cè)試方法主要是2臺(tái)機(jī)進(jìn)行甩負(fù)荷試驗(yàn),看調(diào)壓閥是否能正常工作,且各項(xiàng)數(shù)據(jù)能否滿足設(shè)計(jì)要求。
測(cè)試過(guò)程,機(jī)組甩負(fù)荷試驗(yàn)時(shí)機(jī)組蝸殼壓力表處?kù)o水壓讀數(shù)為1.908MPa(194.7m水柱)。1號(hào)機(jī)單機(jī)帶額定負(fù)荷時(shí)導(dǎo)葉開(kāi)度為62.0%,甩負(fù)荷過(guò)程中蝸殼壓力zui大值為2.089MPa,上升率為9.49%,機(jī)組zui高頻率為73.16Hz,上升率為46.32%;2號(hào)機(jī)單機(jī)帶額定負(fù)荷時(shí)導(dǎo)葉開(kāi)度為61.6%,甩負(fù)荷過(guò)程中蝸殼壓力zui大值為2.124MPa,上升率為11.32%,機(jī)組zui高頻率為72.06Hz,上升率為44.12%。從記錄結(jié)果看,壓力上升率都在控制要求的20%以下,轉(zhuǎn)速上升率也控制在55%以下,都滿足設(shè)計(jì)要求。當(dāng)1號(hào)機(jī)甩負(fù)荷試驗(yàn)開(kāi)始,機(jī)組導(dǎo)葉快速關(guān)閉的同時(shí),調(diào)壓閥迅速打開(kāi),經(jīng)過(guò)6.3s左右導(dǎo)葉全關(guān),此時(shí)調(diào)壓閥的開(kāi)度為57%,行程為45×57%=25.65mm,隨后調(diào)壓閥緩慢關(guān)閉,經(jīng)過(guò)12.7s全關(guān)。蝸殼壓力zui大值出現(xiàn)在3.8s的時(shí)候,而機(jī)組轉(zhuǎn)速幾乎同時(shí)也達(dá)到zui大值。2號(hào)機(jī)甩負(fù)荷過(guò)程曲線與1號(hào)機(jī)相似。
2臺(tái)機(jī)聯(lián)甩100%額定負(fù)荷時(shí)(機(jī)組電氣過(guò)速保護(hù)動(dòng)作,其整定值為150%額定轉(zhuǎn)速)機(jī)組zui高轉(zhuǎn)速77.504Hz,上升率55.01%;蝸殼zui高水壓2.292MPa,上升率20.13%;甩負(fù)荷試驗(yàn)結(jié)果基本符合設(shè)計(jì)調(diào)保計(jì)算要求。如果調(diào)壓閥全開(kāi)的行程能達(dá)到65mm,通過(guò)調(diào)壓閥泄掉的流量會(huì)更大,蝸殼水壓的上升將會(huì)更好地得到控制。
5、結(jié)論
通過(guò)調(diào)整后,南山電站調(diào)壓閥能夠進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)事故狀態(tài)下的水擊壓力,運(yùn)行情況良好。比較調(diào)壓閥和設(shè)置調(diào)壓室使用效果,雖然調(diào)壓效果不如調(diào)壓室理想,但并不影響工程性能,相對(duì)調(diào)壓室的建設(shè)來(lái)說(shuō),調(diào)壓閥價(jià)格僅為調(diào)壓井造價(jià)的1/10,取消龐大的調(diào)壓井建設(shè),不僅節(jié)約三材,還縮短了工期,相信在今后的高水頭中小水電站中應(yīng)該會(huì)得到逐步推廣使用。上海申弘閥門(mén)有限公司主營(yíng)閥門(mén)有:截止閥,電動(dòng)截止閥,氣動(dòng)截止閥,