電動調流調壓閥在南山電站應用

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1、之前介紹減壓閥入口壓力小于設定值，現在介紹電動調流調壓閥在南山電站應用工程概況
南山水電站位于泰順縣羅陽鎮境內的仙居溪支流南山溪上，電站距泰順縣城約12km.整個工程由水庫、發電引水隧洞、壓力明管、電站廠房等建筑物組成，設計水頭為177.58m，裝機容量為2×2500kW，水輪機型號為HLA542—WJ—80，發電機型號為SFW2500—6／1430，工程以發電為單一任務。
電站發電輸水隧洞沿南山溪大崗頭山脊布置，總長約1.96km，壓力明管長270m，由于受地形條件限制，設計中采用不設調壓室方案。
2、電動調流調壓閥在南山電站應用設置調壓閥的原因
由于南山電站工作水頭較高，在不設置調壓室的情況下，電站在運行中可能會遇到由于各種事故，引起機組突然與系統解列，發生甩負荷的情況。在甩負荷時，由于導葉迅速關閉，水輪機的流量急劇變化，水輪機壓力引水系統中會產生水擊，此時產生的大水擊壓力上升對壓力引水系統的強度影響特別強烈，嚴重的會破壞引水系統，引發事故，因此必須選擇其他方式來限制水擊壓力升高。
通常限制水擊壓力升高的方法主要有設置調壓室、裝設調壓閥、改變導葉關閉規律（采用導葉二段關閉）等。導葉二段關閉法在低水頭電站應用較多。而對于高水頭電站，多采用設置調壓室來調節水擊壓力，但調壓室建造投資大、工期長，特別容易受地質、地形等條件限制，故對興建調壓室有困難的，且導葉關閉時間Tw≤12s的中小型電站可考慮以調壓閥代替調壓室。調壓閥的作用在于：在機組甩負荷導葉快速關閉的同時相應地打開泄流，從而降低水錘壓力的上升，待導葉全關后，再緩慢關閉，使引水系統的流量緩慢變化，防止引水系統水壓升高及機組飛車。

水輪發電機的結構及常見的故障分析，水輪發電機的日常維護和檢修工作可以從正常運行時的檢查和停機保養兩方面進行，并堅持日常的清除雜物、注油除銹、緊固螺釘、更換破損零部件的工作。 
（1）水輪發電機組的檢查：水輪機的外殼是否完好，有無開裂情況出現，連接螺栓是否有松動；傳動裝置、調速器及水輪機的轉動部分是否能靈活運轉；聯軸器的連接有無異常，傳動帶接頭是否牢固，傳動帶的松緊程度是否滿足運行要求；檢查全部閥門和導葉是否在關閉位置；各軸承及潤滑部位是否按要求進行潤滑，油質及油面應符合要求。對電氣部分的檢查：檢查發電機和控制屏的接線是否安全，絕緣有無破損現象；轉動發電機轉子，并仔細判斷有無異常摩擦或者撞擊等不正常的響聲；檢查電刷與集電環或者換向器的接觸是否良好，電刷壓力是否適當，電刷在刷握中的活動是否正常；檢查各開關的分合是否靈活，各熔斷器的熔體是否已經全部插上。控制屏上全部開關的位置應正確，使發電機處于空載狀態。
（2）水輪發電機的日常維護： 根據水電站機組的運行情況，定期對水輪發電機組進行必要的清掃，保持水輪發電機組設備的清潔，做到四周無雜物、無積水和及時處理掉有可能導致水輪發電機組不能正常運轉的安全隱患。例如，定期切換壓油裝置的油泵和導軸承油泵，以防電動機受潮；調速器的各杠桿連接處要定期注油，以防止銹蝕現象；各汽水分離器要定期放水；定期清掃橡膠水導軸承潤滑水的過濾器，防止雜物堵塞；機組備用時，定期做橡膠水導軸承備用潤滑水的投入試驗；定期向蝶閥軸承注油。此外，對于多泥沙的河流，要注意觀察泥沙對軸承、導葉、轉輪等的磨損；北方電站在冬季運行時，要注意防止冰塊對水輪機轉輪葉片的破壞。

（3）管理人員做好檢查防護工作 對發電站的管理和技術人員要定期進行技術培訓，提高其理論水平、故障分析和實際操作能力。在培訓中，可以根據對發電機進行檢修、維護、保養、故障處理等不同的工作內容對相關人員制定不同的培訓計劃、開展培訓活動。目前有效的現場技術培訓辦法有技術問答、現場考問講座、技術講座、培訓班、故障分析、實際操作和基本功表演等。可以通過簽訂師徒合同的形式，對電站的新人進行培訓。此外，發電機的運行管理和監督工作，應該根據發電廠管理體制、值班方式的具體情況，專門單位的專人擔任，其職責分工，應在現場運行規程中明確規定。對于“無人值班”電廠的發電機及其電氣機械儀表的巡視檢查和表計記錄應在現場運行規程中明確規定。 水輪發電機是整個發電站的主要設備之一，能否保證水輪發電機、正常運行會直接影響到水電站的生產和經濟效益。因此，工作人員在日常的工作使用中，一定要嚴格遵守水輪發電機組的運行使用規程，科學使用，做好必要的日常維護、維修工作，防患于為然，每一環節都要嚴格把關，保證整個工作順利開展。只有做到使用正確維護及時，才能使水輪發電機組正常運行，延長它的使用壽命，使水電站的安全生產得到有力的保障，只有這樣才能為發電廠提供一個安全、穩定、可靠的運行環境，保證電力能源的順利供給，促進社會生產的進步，同時也為發電廠創造較好的經濟效益。

3、調壓閥選擇及應用
3.1調壓閥的選擇
南山電站導葉關閉時間的設計值T為8s，符合上面提到導葉關閉時間Tw≤12s的要求，且無調壓室，經多方計算和比較選擇確定，南山電站調壓設施采用調壓閥作為調壓方式，調壓閥選擇TFW250A／ZD型號。
3.2調壓閥在應用過程中的問題及處理方法
TFW250A／ZD型調壓閥采用全油壓控制，原設計中有1個節流孔用于整定調壓閥的關閉時間。由于調壓閥是后來增加的項目，調速器廠家和調壓閥廠家未能及時溝通，造成節流孔實際并不存在，調壓閥關閉時間不能調整，且調壓閥全行程不能達到廠家65mm的要求，實際調壓閥的行程只有45mm.對于調速器和調壓閥的開啟關閉時間，設計調保計算的要求為：無水狀態下調速器快關（99%～0）和調壓閥快開時間（0～99%）為8.5s，調壓閥慢關時間（99%～0）為19s；2臺機組聯甩額定負荷時壓力上升率控制在20%以下，轉速上升率控制在55%以下。按設計要求，這2臺調壓閥開啟時間和開度都達不到設計要求，實測快開啟時間為6s，開度為45mm.經分析，系兩者的油缸大小不匹配，調壓閥的排油不能全部進入調速器的油缸，致使調壓閥排油不盡，從而影響開度。此時如果要求廠家重新制作更換調壓閥將會嚴重拖延發電時間，造成巨大經濟損失，所以只能先從技術上在考慮是否可以通過更改調速器主接力器時間來滿足與調壓閥的協聯。
針對以上情況，技術人員重新進行調節保證計算復核調整，并對調速器和調壓閥的開啟、關閉時間進行整定，整定后的參數為：調速器快關時間為8.30s～8.38s，調壓閥慢關時間為24.50s～46.50s.廠家技術人員按這要求對時間參數重新設置后，再次測得臺機組主接力器關閉時間和調壓閥0～45mm的啟、閉時間（見表1），從2臺機組的主接力器與調壓閥接力器靜態協聯關系曲線（見圖1、圖2）可以看出調速器和調壓閥協聯較好，能夠滿足要求。

4、對調壓閥進行聯機測試
在調速器和調壓閥協聯滿足協聯要求后，接下來就要進行調壓閥實際使用性能測試，測試方法主要是2臺機進行甩負荷試驗，看調壓閥是否能正常工作，且各項數據能否滿足設計要求。
測試過程，機組甩負荷試驗時機組蝸殼壓力表處靜水壓讀數為1.908MPa（194.7m水柱）。1號機單機帶額定負荷時導葉開度為62.0%，甩負荷過程中蝸殼壓力大值為2.089MPa，上升率為9.49%，機組高頻率為73.16Hz，上升率為46.32%；2號機單機帶額定負荷時導葉開度為61.6%，甩負荷過程中蝸殼壓力大值為2.124MPa，上升率為11.32%，機組高頻率為72.06Hz，上升率為44.12%。從記錄結果看，壓力上升率都在控制要求的20%以下，轉速上升率也控制在55%以下，都滿足設計要求。
當1號機甩負荷試驗開始，機組導葉快速關閉的同時，調壓閥迅速打開，經過6.3s左右導葉全關，此時調壓閥的開度為57%，行程為45×57%=25.65mm，隨后調壓閥緩慢關閉，經過12.7s全關。蝸殼壓力大值出現在3.8s的時候，而機組轉速幾乎同時也達到大值。2號機甩負荷過程曲線與1號機相似。
2臺機聯甩99%額定負荷時（機組電氣過速保護動作，其整定值為150%額定轉速）機組高轉速77.504Hz，上升率55.01%；蝸殼高水壓2.292MPa，上升率20.13%；甩負荷試驗結果基本符合設計調保計算要求。如果調壓閥全開的行程能達到65mm，通過調壓閥泄掉的流量會更大，蝸殼水壓的上升將會更好地得到控制。
上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(氣體減壓閥,可調式減壓閥,水減壓閥電動活塞式調流調壓閥是我上海奇高閥門制造有限公司在消化吸收的基礎上，研制而成的產品。它兼具流量控制、減壓穩壓控制、泄壓持壓控制、放空消能等多種功能。
HS941X電動活塞式調流調壓閥結構新穎、性能、運行可靠，可廣泛用于水利水電、冶金、石化、水司、市政、環保等行業各類供排水系統。
用途
電動調流調壓閥是借鑒德國、日本經驗，總結國內設計制造及實用經驗的基礎上，根據流體力學特性而開發出來的調速調壓型閥門。已經在電站、引水、供水等領域得到了廣泛的應用。經過改進的本系列流量調節閥不但適用于清水，對于天然江河湖泊水、輕度污水具有良好的耐受能力。從設計結構和材料選用上解決了多年來流量調節閥易結垢，卡阻，驅動裝置偏大的難題。

電動調流調壓閥主要用在水廠、電廠、引水工程等介質為水的管網系統，起調節管道介質流量、流態以及調節管網壓力的作用。電動調流調壓閥特點 該閥*于傳統流量調節閥的特點就在于它的結構設計和材料選用使其不怕污水堵塞滑道，不怕結垢現象，不易卡阻。驅動裝置明顯減小。該閥可自動調節預先設定的管道介質參數值，使之在一定精度內保持恒定，且精度范圍也可以進行調整。該閥具有良好的耐氣蝕特性，閥體內壁的筋板兼有整流板的作用，可以分散水流，防止氣蝕。同時，也減小了閥門的噪音和活塞的振動。該閥的控制系統可采用集成電子電路，體積小，可靠性好，靈敏度高，安裝調試方便。全關滲漏量為零，可作為截止閥使用。不必另設其他截止閥門。如控制程度及精度要求不是很高，該閥的控制可以采用手動或普通電動形式。可以臥式安裝，也可以立式安裝。

5、結論
通過調整后，南山電站調壓閥能夠進行有效的調節事故狀態下的水擊壓力，運行情況良好。比較調壓閥和設置調壓室使用效果，雖然調壓效果不如調壓室理想，但并不影響工程性能，相對調壓室的建設來說，調壓閥價格僅為調壓井造價的1／10，取消龐大的調壓井建設，不僅節約三材，還縮短了工期，相信在今后的高水頭中小水電站中應該會得到逐步推廣使用。與本產品相關論文：水輪機減壓閥