直崗拉卡水電油壓裝置閥組改造分析

丁尚才

（青海大唐國際直崗拉卡水電開發有限公司，青海 尖扎 811999）

直崗拉卡水電油壓裝置閥組改造分析

丁尚才

（青海大唐國際直崗拉卡水電開發有限公司，青海 尖扎 811999）

摘要：詳細介紹青海大唐國際直崗拉卡水電開發有限公司原油壓裝置系統閥組的工作原理和缺陷，提出改造的計劃方案，并對計劃改造方案的油壓裝置閥組進行了工作原理介紹。

關鍵詞：油壓裝置；缺陷分析；改造；組合閥

1前言

青海大唐國際直崗拉卡水電開發有限公司位于黃河干流青海省尖扎縣與化隆縣交界處，距上游李家峽水電站壩址7.5km，距青海省西寧市公路里程109km。設計總裝機5臺38MW的燈泡貫流式機組，1～4號機組于2005年6月～2006年6月相繼投產，5號機組2014年5月發電，設計年平均發電量7.62億kW·h。

21～4號機組原油壓裝置工作原理

1～4號機組在近10年的使用期間，油壓裝置故障較多，主要是電機泵組和閥組故障，經分析故障主要由閥組造成，現將原油壓裝置工作原理進行介紹并分析設備缺陷，閥組系統圖見圖1。

圖1原油壓裝置工作原理圖

2.1原油壓裝置配置介紹

為了保證油壓裝置工作的可靠性，每臺機組油壓裝置設有2套電機泵組（AE1）、（AE2），一套為工

作電機泵組，另一套為備用電機泵組，兩者可定期互相切換使用。在特殊的情況下，即當工作電機泵組工作時，油壓仍繼續下降直至備用電機泵組啟動的壓力，備用電機泵組啟動。2套電機泵組也可同時并聯運行。油壓裝置閥組采用分離式布置，2套電機泵組公用1套閥組，無冗余配置，閥組中設有單向閥：（15A）（16A）（20A）、安全閥（10A）、隔離閥（30D）、空載系統閥組：包括感壓閥（30A）和空載閥（40A）。以上閥組主要功能是止回、安全、隔離、卸載，對電機泵組和壓力油罐起保護作用和穩定壓力油罐的油壓作用。

2.2原油壓裝置工作過程

以電機泵組AE1為工作電機泵組為例介紹工作過程，該套油壓裝置系統采連續工作制，電機泵組啟動時，電機泵組經吸油過濾器（3A、4A）吸油并增壓，此時，隔離閥在關閉狀態，管路無壓，感壓閥的彈簧力使感壓閥P口和A口接通，電機泵組壓力油經單向閥（15A）、（20A），感壓閥P口、A口，閥門（44B）到達卸載閥Y口，操作卸載閥P口、T口關閉（如圖1所示位置，此時電機泵組也同時向卸載閥X口供油，由于卸載閥屬于差壓閥，卸載閥P口和T口處于關閉狀態），壓力油對管路進行建壓，管路建壓后隔離閥打開，如此時壓力油罐壓力6.0MPa或低于6.0MPa，卸載閥狀態不變，P口和T口處于關閉狀態，當隔離閥打開后，壓力油經隔離閥向壓力油罐供油，當壓力油罐油壓升至6.3MPa時，來自電機泵組和壓力油罐的油壓的操作力大于感壓閥彈簧力，感壓閥動作，A口和T口接通，卸載閥Y口排油，卸載閥在X口壓力油作用下動作，P口和T口接通，電機泵組排油卸載，單向閥（20A）關閉，壓力油罐保壓供系統使用，由于是連續工作制，電機泵組繼續空載運行，當壓力油罐壓力降至6.0MPa時，感壓閥的彈簧力大于來自壓力油罐油壓到感壓閥X口的操作力，感壓閥動作，P口和A口接通，卸載閥關閉，電機泵組向壓力油罐供油，電機泵組完成一次供油循環過程。如果電機泵組啟動時壓力油罐壓力大于6.0MPa，管路建壓后，隔離閥打開，來自壓力油罐的油壓的操作力大于感壓閥彈簧力，感壓閥處于A口和T口接通位置，卸載閥Y口處于排油位置，P口和T口接通，電機泵組啟動便排油卸載，電機泵組運行在空載狀態等待壓力油罐油壓降至6.0MPa時繼續向壓力油罐供油。

2.3原油壓裝置缺陷分析

油壓裝置閥組采用分離式布置，兩套電機泵組公用一套閥組，無冗余配置，任何一個閥出現故障都需要停機處理；電機泵組每次啟動管路建壓時，由于管路容積有限，電機轉速沒升高多少管路壓力便達到卸載壓力，一方面電機出現短時帶載啟動，另一方面在隔離閥未開啟的時段中，感壓閥和卸載頻繁動作，振動較大，導致電機泵組和感壓閥故障多，檢修和更換頻率高；調速器油箱中管路多且凌亂，造成檢修空間緊張，管路設計不合理還曾發生共振現象；感壓閥無論在電機泵組加載還是空載狀態時都存在不同程度的泄油，由于空載時感壓閥的控制油來自壓力油罐，間接造成壓力油罐泄壓，導致電機泵組在運行時加載間隔短，泄油量大時還造成油溫升高；電機泵組采用連續工作制，浪費資源。

31～4號機組改造油壓裝置閥組介紹

針對以上問題，在新建的5號機組油壓裝置中提出改造意見，不再采用原1～4號機組油壓裝置方案，主要改動的部分為油壓裝置閥組，由分離式閥組改成組合閥組，5號機組新的油壓裝置系統經4個月的運行過程至今未現故障，現根據5號機組油壓裝置方案提出對1～4號機組改造方案并加以分析，為1～4號機組油壓裝置繼續改造提供依據。方案見圖2。

圖2改造方案示意圖

3.1改造內容及目的

1～4號機組油壓裝置改造內容主要集中在閥組改造，其他設備保留，圖2虛線框內設備為改造后的閥組。閥組計劃采用TZHF型組合閥，共2套。圖2虛線框內除閥門129和131以外屬于組合閥設備。TZHF組合閥結構簡單，可全程無電參與控制，將原油壓裝置的單向閥、安全閥、感壓閥、空載閥的功能集中在一起，占用空間較小，并增設了低壓啟動閥和先導控制部分，特別采用雙油路液壓時序控制、優化油路組合等技術，動作安全、可靠，可以解決原油壓裝置無冗余、噪聲大、壓力油罐泄壓快、油溫高、管路多且凌亂、浪費資源等問題。

3.2改造后油壓裝置閥組工作原理

TZHF型組合閥是由2個主閥單元及3個先導控制閥組成。它形成單向主閥系統、低壓起動系統、卸荷旁通系統、安全先導系統。在先導閥YV1、YV2、YV3控制下，控制主閥CV1完成開通和關閉的動作，CV2是做為單向截止閥功能的主閥。由于組合閥系統采用先導控制，因此，組合閥工作時無噪音、無震動、運行平穩。

3.2.1低壓起動系統（卸載單元）

由于大功率電機泵組及電動機所帶負載大及慣量大，所以，從啟動到穩定狀態需要一定的時間。如果在電機泵組達到額定流量之前帶上負載，則對電機泵組、液壓系統均十分不利。并影響泵的使用壽命，造成電站電機泵組使用故障頻率增加并損壞。采用低壓起動閥（卸載閥）可以使電機泵組起動時處于卸荷狀態，電機泵組是在一定時間內逐漸帶上負載，并在電動機轉速達到一定值后，電機泵組才能輸出額定工作壓力和流量的壓力油。

卸載單元由電磁低壓起動閥YV3和控制主閥CV1組成。電機泵組啟動時，由于P1的作用，單向閥CV2處于關閉狀態。低壓啟動閥（卸載閥）YV3在彈簧作用下處于開通狀態。控制主閥CV1控制腔無壓力油。電機泵組壓力油流過CV1主油口回到油箱。隨著電動機轉速增加。P口壓力逐漸上升。控制油到達低壓啟動閥（卸載閥）上腔并克服彈簧力使活塞移動，關閉低壓啟動閥（卸載閥）。此時壓力油進入CV1控制腔。使CV1關閉，從而P口壓力大于P1壓力而達到額定壓力值。單向閥被打開，向壓力油罐供油。當停泵后，低壓啟動閥又恢復起始狀態。

3.2.2卸荷先導系統（旁通卸荷單元）

卸荷先導系統是由卸荷先導閥YV2和控制主閥CV1組成，它是為電機泵組做連續運行而設置的（改造后不再采用連續工作制，該閥可以作為系統安全保護的第二級）。

電機泵組采用連續工作時，壓力油罐內的壓力隨輸出流量而變化，當輸入流量大于輸出流量時，壓力隨之升高；當壓力高于工作壓力上限時，卸荷先導控制YV2控制腔作用力克服彈簧力而動作，切斷來自電機泵組控制油源，使CV1控制腔泄油，CV1活塞被推開，主油道壓力油隨之排油卸荷，使電機泵組工作在自循環狀態。隨著系統的消耗，壓力油罐內油壓逐漸降低，當壓力油罐的壓力達到工作油壓下限時，卸荷先導閥YV2在彈簧力作用下關閉，CV1控制腔隨著建壓而關閉主閥，電機泵組恢復向壓力油罐供油。

3.2.3安全先導系統（泄放單元）安全先導系統是由安全先導控制閥YV1和控制主閥CV1組成。安全先導系統是為保證壓力油罐內油壓不超過允許值和系統的各環節安全運行而設置的泄放裝置，以防止電機泵組與壓力油罐過載，并保證其安全。

當發生故障時，（例如：壓力變送器失靈）電機泵組仍然運轉，油壓繼續升高，當壓力作用于先導控制閥YV1的推力大于整定彈簧力時，則YV1動作，使CV1控制腔的油排泄。此時，在P口壓力作用下主閥CV1被推開，使電機泵組工作在自循環狀態下，壓力油罐及電機泵組都能保持在額定壓力下工作。

3.2.4單向主閥系統

在壓力油通往壓力油罐前設有一單向主閥CV2。由于P1壓力的作用，單向主閥處于關閉狀態。電機泵組啟動后，經低壓起動閥（卸載閥）YV3的卸載作用，直到控制主閥CV1關閉，P口的壓力上升到一定壓力克服CV2單向閥背壓，打開單向閥向壓力油罐充油。

4結束語

油壓裝置是水電站各系統中的一個重要系統，特別是采用雙調節的電站，由于調速器用油量大，要求油壓裝置系統必須提供安全、穩定、可靠的壓力油源，油壓裝置的閥組是油壓裝置中重要組成部分，選擇組合式閥組不僅安全、穩定，而且都是插裝部件，維護簡單、快捷，可有效減少設備故障頻率和故障時間，提高機組運行可靠性。

參考文獻：

[1]GB/T9652.1-1997水輪機調速器與油壓裝置技術條件[S].

[2]DL/T563-2004水輪機電液調節系統及裝置技術規程[S].

[3]DL/T496-2001水輪機電液調節系統及裝置調整試驗導則[S].

[4]直崗拉卡水電站調速器油壓裝置運行規程[Z]，2011.

中圖分類號：TK730.4+2

文獻標識碼：B

文章編號：1672-5387（2015）12-0053-03

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2015.12.019

收稿日期：2014-07-31

作者簡介：丁尚才（1975-），男，助理工程師，從事水電站機電安裝及相關設備技術管理工作。