水電站調(diào)速器事故配壓閥低油壓誤動原因分析與處理

藺峰

1 事故停機系統(tǒng)運行原理

某水電站調(diào)速器事故停機系統(tǒng)操作油源和控制油源均來自壓力罐。調(diào)速系統(tǒng)正常工作時，來自過速裝置的壓力油通過事故停機電磁閥進入事故停機液控閥液壓控制腔，同時來自壓力罐的控制油進入右側(cè)事故配壓閥活塞腔，活塞關(guān)閉，接力器由主配壓閥系統(tǒng)控制。機組事故停機時，事故停機電磁閥切換或過速裝置控制油失壓使事故停機液控閥液壓控制腔失壓，液控閥在彈簧的作用下切換，事故配壓閥右側(cè)活塞腔失壓，活塞開啟，來自壓力罐的壓力油通過主供油源閥后進入接力器關(guān)腔，接力器動作，導葉以最快速度關(guān)閉，保護機組安全[1]。

2 事故配壓閥誤動現(xiàn)場情況介紹

某電站機組調(diào)速器停機檢修期間，在調(diào)速系統(tǒng)壓力罐撤壓過程中，當壓力罐壓力下降至0.45MPa左右時，右側(cè)事故配壓閥活塞指示桿顯示該活塞正在緩慢下落，機組導葉緩慢關(guān)閉至全關(guān)（撤壓前導葉開度約15%）。

經(jīng)初步排查，如圖1所示，事故配壓閥主供油閥為DN200球閥，該閥限位螺桿調(diào)整不當使球閥關(guān)閉不嚴，在右側(cè)事故配壓閥活塞動作的情況下壓力罐的壓力油進入接力器關(guān)腔（接力器在靜水或無水情況下動作壓力約0.40MPa），接力器動作致機組導葉全關(guān)。

3 事故配壓閥誤動原因分析

3.1 活塞受重力影響而下落

事故配壓閥由殼體、活塞、彈簧和位置指示桿等部件組成，其中位置指示桿用于指示活塞位置，彈簧用于在活塞動作時起緩沖作用。現(xiàn)場安裝時事故配壓閥活塞控制腔位于活塞下方，無壓情況下，事故配壓閥活塞在自身重力影響下會使活塞端部密封不嚴。

活塞控制油源和事故壓力油源均來自壓力罐，正常情況下兩處油源壓力值相等，因此可以計算出一個壓力值，當系統(tǒng)壓力＜該壓力值時，活塞會由于自身重力的影響無法封閉。如果該壓力值＞0.45MPa，證明本次事故配壓閥活塞誤動原因為自身重力導致。

根據(jù)力的平衡原理，得出式（1）。

此處彈簧力可忽略不計，即F彈=0，有式（2）。

式（2）中：P 為調(diào)速系統(tǒng)壓力，Pa；m-活塞自重，kg，取 m=30kg；D1為活塞上部直徑，m，D1=0.20m；D2為活塞下部直徑，m，D2=0.25m。

根據(jù)式（2）算得：P=0.0166MPa。

根據(jù)計算結(jié)果，當系統(tǒng)壓力＞0.0166MPa時，事故配壓閥活塞可以完全封閉，這與現(xiàn)場0.45MPa動作值相差較大，可以判定不是由于活塞自重導致事故配壓閥誤動。

3.2 事故停機液控閥低壓情況下動作

事故配壓閥活塞控制油源來自于事故停機液控閥，當事故停機液控閥液壓控制腔帶壓時，事故配壓閥右側(cè)活塞后腔通壓力油，活塞關(guān)閉；當事故停機液控閥液壓控制腔無壓時，事故停機液控閥切換，事故配壓閥右側(cè)活塞腔失壓，活塞開啟[2]。

撤壓過程中當液控閥液壓控制腔作用力＜彈簧腔彈力時，液控閥會自動切換，事故配壓閥右側(cè)活塞開啟，事故壓力油進入接力器關(guān)腔，導致導葉全關(guān)。查華德液壓產(chǎn)品說明書發(fā)現(xiàn)，對于WEH25型彈簧復位的二位電液換向閥，其最小控制油壓為1.3MPa，當系統(tǒng)壓力＜該值時，液壓控制腔操作力將＜彈簧腔復位力，事故停機液控閥切換，導致事故配壓閥誤動作。

4 事故停機系統(tǒng)改進方案

如圖1所示，在事故停機系統(tǒng)中增加小油罐、雙向電磁閥A和管路逆止閥，其中逆止閥使壓力罐中的壓力油可以進入小油罐，小油罐中的壓力油不能進入壓力罐，保證壓力罐撤壓過程中小油罐壓力不會同時被撤除；電磁閥A為雙向兩位四通電磁閥，一端采用彈簧控制，另一端采用壓力罐壓力信號控制，保證液控閥液壓控制腔由兩路壓力油源供給。當壓力罐壓力過低時，小油罐中的壓力油對事故停機液控閥進行控制，小油罐容積根據(jù)電磁閥A和液控閥的滲漏量并結(jié)合狀態(tài)保持時間進入綜合計算。

圖1 事故停機系統(tǒng)優(yōu)化原理圖

系統(tǒng)工作原理：機組正常運行時，小油罐中充滿壓力油，油壓與系統(tǒng)油壓相同，電磁閥A中P口和B口相通，事故停機液控閥由事故停機電磁閥和過速飛擺控制；當壓力罐壓力下降至一定值時（由于液控閥最小控制油壓為1.3MPa，可將電磁閥A動作值設定為2MPa），電磁閥A動作，P口與A口連通，小油罐中的壓力油通過電磁閥A進入液控閥液壓控制腔（小油罐前端由于逆止閥的阻隔作用，小油罐的壓力與機組正常工作時的壓力相同），確保事故停機液控閥不會因為壓力罐壓力降低而動作。只有當壓力罐壓力降低至接力器靜水操作壓力以下時，事故配壓閥的動作才不會導致機組導葉誤動，該方法可以有效防止調(diào)速系統(tǒng)在撤壓過程中造成導葉誤動，同時該裝置系統(tǒng)改動量小，簡單可靠。

5 結(jié)束語

綜上所述，在系統(tǒng)撤壓過程中，如果事故配壓閥主供油源球閥關(guān)閉嚴密，同樣可以保證機組導葉不會誤動，但不能排除主供油球閥會因為人為或設備本身原因而出現(xiàn)關(guān)閉不嚴的情況發(fā)生，因此為了從根本上消除導葉誤動問題，對事故停機系統(tǒng)進行必要的改進可以有效防止導葉誤動，可以很好地保證現(xiàn)場人員和設備的安全。

[1]崔 巖.水電站水輪機調(diào)速器的調(diào)試與維護[J].科技展望，2015（08）：109.

[2]舒周楊.秀觀水電站調(diào)速器系統(tǒng)改造[J].水力發(fā)電，2011（08）：71～72.