水口電站機組進水口液壓系統改造

王功明，沈燕萍，胡夢溪，石守津

（1.福建水口發電集團有限公司，福建 福州350000；2.中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司，浙江 杭州310014）

0 引言

水口水電站裝有7 臺水輪發電機組，每臺機組進水口設有一道快速閘門，采用液壓啟閉機操作。每扇快速閘門由1 套液壓缸操作，7 套液壓缸共用1 個液壓泵站。泵站內設有3 套油泵電動機組，啟門時按2 用1 備工作；2 套油箱總成，檢修時可互為備用；7 套液壓缸的控制閥組采用整體集成式結構。首期設備于1993 年7 月完成安裝后投入運行。為提升設備的液壓及電氣控制水平，同時解決控制閥組集成無冗余影響機組發電問題，對機組進水口液壓系統進行了改造。

1 改造設計方案

本次改造對油箱及其附件、液壓泵電動機組重新進行了選型和布置設計。原控制閥組能滿足閘門快速關閉和靜水啟閉等主要功能，故予以保留，新增1套液壓控制閥組（每扇閘門1個控制閥組，共7個），通過管路和球閥與原對應的液壓控制閥組并聯，形成冗余互為備用，當其中一套液壓控制閥組在運行期間漏油、故障或需檢修時，可通過球閥切換到另一套液壓控制閥組運行，同時電控系統也能切換到另一套電控系統上運行。新舊2 套液壓控制閥組系統共用1 個泵站和1 套油源建壓閥組。

新液壓控制系統還要解決進水口快速閘門充水閥關閉緩慢問題。分析發現，充水閥不能完全關閉或者關閉緩慢的主要原因，是由于液壓啟閉機進入充水閥關閉段行程時，閘門已到達底檻，關閉充水閥的外力只剩下活塞桿與拉桿的重量，此力還需克服液壓缸的密封阻力、節流孔板阻力、管路的沿程阻力、閥組與液壓缸的位置高差等，到達插裝閥前的液流壓力很可能已無法維持差動回路中插裝閥的開啟，或開度很小。

因此，新控制閥組將差動回路中的插裝閥閥芯呈水平安裝，并撤去閥芯內的復位彈簧，可保證閘門完全關閉后，插裝閥閥芯仍處于開啟狀態，確保充水閥關閉過程排油回路暢通；并將差動回路插裝閥單元安裝在液壓缸旁，使有桿腔油液直接排至無桿腔，有效減小了差動回路的液阻（此種布置方法已申請新型實用專利）。

2 施工及對接方案

改造施工包括原油箱和泵組的拆除，新油箱和泵組、新液壓控制閥組的安裝，原控制閥組與新控制閥組及油箱泵組之間的對接工作。改造方案的實施應確保在機組不停機、不影響機組進水口設備運行的情況下進行，并在較短的時間內完成新舊2 套設備的對接。因此在原油箱泵組拆除和新油箱泵組安裝期間，需制定一個過渡方案，才能滿足施工期間不影響機組發電的要求。

新液壓泵站及閥組安裝前，需先將原油箱及泵組移出泵房。如果一次性將原有的2 只油箱和3 套液壓泵電動機組移出泵房，將影響機組安全運行，為保證不影響機組發電，應采取過渡措施，將原來的1 只油箱和1 套泵組先搬移至泵房外，申請停機約1 h，用臨時管路將其與控制閥組進行連接，再將剩余的1 只油箱和2 套泵組移出泵房，進行新液壓系統的安裝，電氣控制柜的安裝與接線。

中斷液壓啟閉機快速關閉機組進水口事故閘門功能，完成新液壓系統與原控制閥組之間的管路連接。利用每臺機組檢修期間，完成缸旁控制閥組的安裝與管路對接。

3 液壓系統調試及成果分析

3.1 液壓系統調試結果

液壓系統安裝完成后對進水口快速閘門進行了無水調試，調試取得的成果為：新液壓控制系統快速關閉閘門、開啟閘門、手動快速關閉閘門動作正確性，啟門速度滿足設計要求；新控制閥組與原控制閥組的電氣控制系統切換正常；通過調整節流孔板直徑，快速閉門時間由165 s 調整到253 s，基本滿足設計要求。充水閥完全關閉用時僅1 min 不到，而原系統充水閥完全關閉時間需要20 min 左右，但差動回路中的插裝閥布置到液壓缸旁，應做好防潮措施。

3.2 成果分析

根據本次快速閉門時間的調試成果，表明當前工程上采用薄壁小孔流量公式計算節流孔板直徑是正確可行的，關鍵是公式中活塞桿作用力的計算值要選擇正確。無水調試時該力的計算值應該是閘門及拉桿的重量約115 t，節流孔板初始安裝直徑為?17 mm，無水中快速閉門時間為165 s，反算作用在活塞桿上的力應該為170 t（閘門梁格中有淤泥），根據170 t 的作用力及260 s 時間要求，計算節流孔板直徑為?13.5 mm，現場節流孔板最小直徑為?14 mm，最終無水快速閉門時間為253 s，基本滿足設計要求。

4 結語

水口電站機組進水口快速閘門采用了多臺啟閉機共用1 個液壓泵站和回油管路的配置方案，具有技術上合理，經濟性更好的優點，本次改造增加了1套液壓控制閥組和電氣控制系統，通過2 套系統的切換，在不停機的情況下，可對控制閥組進行消缺，使該方案更加完善，從而也有效提高了設備的液壓及電氣控制水平。