烏魯瓦提水電廠技術(shù)供水系統(tǒng)問題淺析及處理

柳海鵬

（新疆烏魯瓦提建管局，新疆 和田 848000）

烏魯瓦提水電廠技術(shù)供水系統(tǒng)問題淺析及處理

柳海鵬

（新疆烏魯瓦提建管局，新疆 和田 848000）

對(duì)烏魯瓦提水電廠技術(shù)供水系統(tǒng)在運(yùn)行中存在的問題進(jìn)行了分析，找出了其中無法調(diào)節(jié)水壓的真正原因，并進(jìn)行了改造處理，改善了排污及反沖洗路徑，大大提高了水系統(tǒng)的穩(wěn)定性，為實(shí)現(xiàn)全廠機(jī)組自動(dòng)控制奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

技術(shù)供水系統(tǒng)；控制閥；膜片；活塞

0 概述

烏魯瓦提水電廠位于和田縣境內(nèi)和田河支流喀拉喀什河中上游，離和田市71km。電廠裝設(shè)4臺(tái)15MW的混流式水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量60MW，保證出力16.5MW，年發(fā)電量1.97億kW·h。機(jī)組最高水頭106m，設(shè)計(jì)水頭78m，最小水頭58.7m。機(jī)組于2000年投入運(yùn)行，根據(jù)最高水頭和最低水頭之間的變化，電廠技術(shù)供水方式采用上游水庫壓力鋼管取水，自流減壓供水方式。

1 機(jī)組技術(shù)供水方式

機(jī)組技術(shù)供水方式見圖1壓力之間出現(xiàn)竄壓問題，又能解決機(jī)組技術(shù)供水的備用系統(tǒng)問題。同時(shí)更換控制閥后的減壓閥能不受其它竄壓影響，實(shí)現(xiàn)了出口壓力精確調(diào)節(jié)的目的。

2 減壓閥的運(yùn)行情況及存在的問題

技術(shù)供水系統(tǒng)由DN250供水總管、減壓閥、濾水器、DN250閘閥和DN250蝶閥組成，分兩個(gè)單元，各單元由一臺(tái)減壓閥供兩臺(tái)機(jī)組的水，另一臺(tái)作為備用。減壓閥選用XFY46T-16QDN250型雙控制反饋系統(tǒng)的減壓閥。這樣既良好地解決了減壓閥出口

機(jī)組供水的進(jìn)口壓力隨著水頭的變化在0.60～1.06MPa之間變化，而出口壓力在0.20～0.50MPa之間調(diào)整，機(jī)組各軸承冷卻器的壓力0.15～0.20MPa，能滿足機(jī)組各軸承冷卻器的壓力穩(wěn)定運(yùn)行，考慮機(jī)組供水管路的壓力損失，出口壓力調(diào)整在0.35MPa左右較為合理。烏魯瓦提水庫是不完年年調(diào)節(jié)水庫，最高水頭和最低水頭之間的變化較大，枯水期水頭低，豐水期水頭高，水頭變化較為規(guī)律。

2000年和2001年機(jī)組的技術(shù)供水系統(tǒng)先后投入運(yùn)行。運(yùn)行情況基本良好，水壓較穩(wěn)定，無異常情況，但是運(yùn)行從2005年開始就不斷地出現(xiàn)異常情況：小控制閥的反映比較遲鈍，不能及時(shí)地調(diào)整技術(shù)供水的出口壓力；當(dāng)某臺(tái)機(jī)組冷卻水關(guān)閉，出口壓力出現(xiàn)波動(dòng)，壓力不穩(wěn)定，其它運(yùn)行機(jī)組的技術(shù)供水壓力升高；隨著水庫水位的下降，進(jìn)口壓力下降，技術(shù)供水出口壓力也下降，并伴有異常聲音，無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)。為了保證壓力不至于過高，發(fā)生冷卻器爆裂事故，無論是開機(jī)狀態(tài)，還是停機(jī)狀態(tài)，必須將所有技術(shù)供水全部打開，才能保證壓力不波動(dòng)。

3 原因分析

根據(jù)技術(shù)供水系統(tǒng)圖，我們首先懷疑濾水器是否堵塞，經(jīng)過反復(fù)排污情況沒有好轉(zhuǎn)，最后認(rèn)為是減壓閥系統(tǒng)出現(xiàn)問題。減壓閥系統(tǒng)由主減壓閥和雙反饋控制系統(tǒng)構(gòu)成，主減壓閥由閥蓋、調(diào)節(jié)螺桿、主彈簧、活塞、閥瓣和閥體組成。而與主減壓閥連接的雙反饋控制系統(tǒng)部分由不銹鋼球閥、射流泵、壓力導(dǎo)管和排污閥等組成。

減壓閥系統(tǒng)的工作原理如圖2所示：P1為減壓閥的進(jìn)口壓力、P2為減壓閥出口壓力，減壓閥工作時(shí)，在主閥中、Pt與Pk的力達(dá)到平衡；在控制閥中Pt′與Pk′的力達(dá)到平衡。在進(jìn)口壓力P1變化時(shí)，出口壓力P2是不變的，當(dāng)進(jìn)口壓力P1上升時(shí)，減壓閥的出口壓力P2首先表現(xiàn)為上升，上升的P2值通過反饋系統(tǒng)出口管傳到控制閥，使控制閥的Pk′增大，Pt′與Pk′的力達(dá)到新的平衡，h減小（見詳圖2）；因 h減小，控制閥的進(jìn)口端壓力增大，經(jīng)壓力導(dǎo)管，使主閥的Pk增大，Pt與Pk的力達(dá)到新的平衡，h減小、即主閥的過流面積減小（見詳圖1），上升的P2值恢復(fù)為原值。當(dāng)進(jìn)口壓力P1下降時(shí)，主閥與控制閥的工況則與上述的工況相反。

圖2 減壓閥的原理圖

以上工作原理可以看出，控制閥在減壓閥出口壓力調(diào)整方面起到主要作用，出口壓力的調(diào)整主要靠雙反饋系統(tǒng)的小控制閥，如小控制閥存在問題出口壓力就會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定狀態(tài)。為此決定對(duì)主減壓閥及雙反饋控制系統(tǒng)進(jìn)行了拆卸檢查，在解體后發(fā)現(xiàn)主減壓閥閥體及主彈簧均沒有磨損及斷裂現(xiàn)象，但雙反饋系統(tǒng)中小控制閥膜片老化、破裂，壓力導(dǎo)管被堵塞、絲扣斷裂等現(xiàn)象。如圖3所示膜片式控制閥主要由壓緊螺母7、閥體11、膜片式活塞8、尼龍閥座9、閥蓋6等構(gòu)成，其中膜片式活塞是調(diào)整壓力的主要部件，壓緊螺母、膜片等組成活塞，在運(yùn)行中膜片式活塞帶動(dòng)閥瓣調(diào)整控制閥的開度，開度的大小直接影響主減壓閥出口壓力的穩(wěn)定，若膜片破損、擊穿等情況，壓力水竄到彈簧座內(nèi)，雙反饋控制系統(tǒng)就失控，造成無法調(diào)壓。膜片破裂的主要原因是：（1）膜片的控制強(qiáng)度不夠，可用度和可靠性差，在管道水錘出現(xiàn)時(shí)容易擊穿；（2）橡膠膜片易老化，使用年限已到，強(qiáng)度降低；（3）在控制閥維護(hù)時(shí)，容易損壞膜片。

圖3 膜片控制閥結(jié)構(gòu)圖

4 處理措施

要徹底解決此問題，需要立即對(duì)該小控制閥進(jìn)行更換，最后決定采用活塞式控制閥代替膜片式控制閥（見圖4）。活塞式控制閥比膜片式控制閥有許多優(yōu)點(diǎn)，主要有：（1）結(jié)構(gòu)、尺寸上和膜片式控制閥相同，易于更換，不同之處銅制的活塞取代了原橡膠膜片；（2）不銹鋼的閥座取代了原尼龍閥座；（3）銅制的活塞使用壽命長，動(dòng)作靈活，不會(huì)出現(xiàn)生銹等情況；（4）在其他結(jié)構(gòu)上也做了相應(yīng)的調(diào)整。銅制的活塞式控制閥解決了老膜片式控制閥存在的許多問題。2006年對(duì)4臺(tái)機(jī)組減壓閥雙反饋系統(tǒng)的控制閥全部進(jìn)行了更換，為了使控制閥在調(diào)節(jié)過程中不至于被淤泥堵住，在改造時(shí)對(duì)控制回路特別增加了一套反沖洗裝置，定期進(jìn)行反沖洗。經(jīng)過3年多運(yùn)行證明，該技術(shù)供水系統(tǒng)不管是在高水頭，還是在低水頭運(yùn)行出口水壓力保持在一定范圍，壓力波動(dòng)減小，保證了機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，為實(shí)現(xiàn)機(jī)組自動(dòng)化打下了良好的基礎(chǔ)。

圖4 活塞式控制閥結(jié)構(gòu)圖

5 結(jié)束語

技術(shù)供水系統(tǒng)是水輪發(fā)電機(jī)組主要的輔助系統(tǒng)，一旦出現(xiàn)供水中斷，將嚴(yán)重危及機(jī)組運(yùn)行，目前水頭低的機(jī)組采用自壓力式供水方式，水頭高的機(jī)組采用減壓閥方式減壓，選擇好的減壓閥設(shè)備是整個(gè)水系統(tǒng)的關(guān)鍵，而對(duì)減壓閥進(jìn)行調(diào)節(jié)的反饋系統(tǒng)是能否正確調(diào)壓的保證，烏魯瓦提水電廠技術(shù)供水系統(tǒng)的改造可作為其他類似供水方式電廠提供借鑒。

TV735

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1672-5387（2010）02-0056-03

2009-12-08

柳海鵬（1976-），男，工程師，從事水利水電工程管理工作。