最小壓力閥組在調(diào)速器系統(tǒng)中的應(yīng)用

郭 磊，胡振宇

（1.五凌電力有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410000；2.湖南省水電智慧化工程技術(shù)研究中心，湖南 長(zhǎng)沙 410000）

0 引言

某水電廠安裝有5 臺(tái)混流式水輪發(fā)電機(jī)組，單機(jī)容量24 萬(wàn)kW，采用長(zhǎng)江三峽能事達(dá)電氣股份有限公司的PFWT-200-6.0-NSD 型調(diào)速器。電廠將最小壓力閥組串聯(lián)在調(diào)速器控制油路中，在調(diào)速器壓油槽壓力過(guò)低且事故低油壓保護(hù)未正確動(dòng)作時(shí)，能夠可靠動(dòng)作，聯(lián)動(dòng)事故配壓閥動(dòng)作，使機(jī)組可靠停機(jī)。

1 事故配壓閥控制原理

該電廠的事故配壓閥控制原理圖如圖1。水輪發(fā)電機(jī)組在緊急事故情況下，如機(jī)械過(guò)速大于150%Ne、電氣過(guò)速大于148%Ne、轉(zhuǎn)速大于115%Ne+主配拒動(dòng)、調(diào)速器事故低油壓、調(diào)速器事故低油位、事故停機(jī)過(guò)程中剪斷銷剪斷等,將會(huì)動(dòng)作事故配壓閥3630（也稱過(guò)速限制器），閥芯位置向右切換，壓力油直接通過(guò)事故配壓閥進(jìn)入接力器關(guān)腔，接力器開(kāi)腔的油經(jīng)過(guò)事故配壓閥直接排至回油箱，可靠關(guān)閉導(dǎo)葉，防止機(jī)組失控，為水輪發(fā)電機(jī)組提供安全可靠的保護(hù)[1]。

圖1 事故配壓閥控制原理圖

1.1 緊急事故停機(jī)流程觸發(fā)

當(dāng)機(jī)組出現(xiàn)電氣過(guò)速大于148%Ne、轉(zhuǎn)速大于115%Ne+主配拒動(dòng)、調(diào)速器事故低油壓、調(diào)速器事故低油位、事故停機(jī)過(guò)程中剪斷銷剪斷等緊急情況時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)觸發(fā)緊急事故停機(jī)流程，開(kāi)出動(dòng)作事故停機(jī)電磁閥7021Y1 指令，事故停機(jī)電磁閥7021Y1 動(dòng)作，閥芯位置向下切換，事故配壓閥3630控制腔的油經(jīng)事故停機(jī)電磁閥7021Y1 直接排至漏油箱，事故配壓閥3630 的閥芯位置在左側(cè)恒壓油的作用下向右切換，可靠關(guān)閉導(dǎo)葉[2]。

1.2 機(jī)械過(guò)速保護(hù)裝置動(dòng)作

機(jī)械過(guò)速保護(hù)裝置是防止機(jī)組飛逸的保護(hù)裝置，當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速達(dá)到150%Ne，安裝在主軸上的離心探測(cè)器動(dòng)作，配壓閥7242 的閥芯位置向右切換，事故配壓閥3630 控制腔的油經(jīng)事故停機(jī)電磁閥7021Y1、配壓閥7242 排至漏油箱（無(wú)壓），事故配壓閥3630 的閥芯位置在左側(cè)恒壓油的作用下向右切換，可靠關(guān)閉導(dǎo)葉[3]。

1.3 最小壓力閥組動(dòng)作

當(dāng)調(diào)速器壓油槽油壓降至最小壓力閥組動(dòng)作值，這時(shí)如果事故停機(jī)電磁閥7021Y1 因故未動(dòng)作，保持在圖1 中所示位置，最小壓力閥7215/1 左側(cè)控制腔的壓力油不足以克服右側(cè)彈簧的預(yù)緊力，7215/1 閥的閥芯向左切換，使得最小壓力閥7215/2右側(cè)控制腔的油經(jīng)過(guò)7215/1 閥排至漏油箱，在左側(cè)彈簧預(yù)緊力的作用下，7215/2 閥的閥芯向右切換，事故配壓閥3630 控制腔的油經(jīng)事故停機(jī)電磁閥7021Y1、配壓閥7242、7215/2 閥排至漏油箱，事故配壓閥3630 的閥芯位置在左側(cè)恒壓油的作用下向右切換，可靠關(guān)閉導(dǎo)葉。

2 最小壓力閥組工作原理

該電廠的最小壓力閥組原理圖如圖2，該閥組由兩個(gè)液動(dòng)換向閥組成。7215/1 閥的右側(cè)的彈簧預(yù)緊力可以調(diào)整，一般使其稍低于或等于調(diào)速器事故低油壓定值，該廠事故低油壓定值為4.6 MPa，彈簧預(yù)緊力也調(diào)整為4.6 MPa。

圖2 最小壓力閥組原理圖

正常情況下，左側(cè)控制腔的壓力油來(lái)自于調(diào)速器壓油槽，壓力在5.6～6.0 MPa 之間，遠(yuǎn)大于4.6 MPa，7215/1 閥的閥芯在壓力油的作用下保持在圖2 所示位置，7215/2 閥的右側(cè)控制腔通壓力油，7215/2 閥的閥芯在壓力油的作用下保持在圖2 所示位置，7215/2 閥的壓力油P 口接通B 口，不影響壓力油通至事故配壓閥3630 的控制腔。

在調(diào)速器壓油槽壓力因壓油泵未正常啟動(dòng)、壓油槽大量漏油等原因壓力低于4.6 MPa 時(shí)，7215/1閥右側(cè)的彈簧預(yù)緊力大于左側(cè)油壓，閥芯向左切換，7215/2 閥右側(cè)控制腔的油經(jīng)過(guò)7215/1 閥排至漏油箱，在左側(cè)彈簧預(yù)緊力的作用下，7215/2 閥的閥芯向右切換，7215/2 閥的B 口接通排油T 口。如果這時(shí)事故停機(jī)電磁閥7021Y1 未動(dòng)作，事故配壓閥3630 控制腔的油經(jīng)事故停機(jī)電磁閥7021Y1、配壓閥7242、7215/2 閥排至漏油箱，事故配壓閥3630 動(dòng)作。

3 最小壓力閥組的存在意義

調(diào)速器壓油槽壓力低于4.6 MPa 時(shí)，無(wú)論事故停機(jī)電磁閥7021Y1 是否動(dòng)作，最小壓力閥組都會(huì)動(dòng)作。如果事故低油壓保護(hù)正確動(dòng)作，事故停機(jī)電磁閥7021Y1 動(dòng)作，將把最小壓力閥組控制回路隔離，這時(shí)最小壓力閥組并未起到實(shí)質(zhì)性作用。只有當(dāng)調(diào)速器壓油槽壓力低于4.6 MPa 且事故停機(jī)電磁閥7021Y1 未動(dòng)作的情況下，才可通過(guò)最小壓力閥組的動(dòng)作聯(lián)動(dòng)事故配壓閥動(dòng)作，達(dá)到可靠關(guān)機(jī)的目的。事故停機(jī)電磁閥7021Y1 未動(dòng)作的原因可能有：

（1）事故低油壓保護(hù)未觸發(fā)。一般情況下，調(diào)速器壓油槽上的壓力開(kāi)關(guān)（2 個(gè)）和油壓模擬量引入至監(jiān)控系統(tǒng)，采取“三取二”的方式觸發(fā)事故低油壓保護(hù)，即3 個(gè)量中至少滿足2 個(gè)才可觸發(fā)[4]。如果壓油槽實(shí)際油壓低于4.6 MPa，但監(jiān)控系統(tǒng)因壓力開(kāi)關(guān)損壞、壓力開(kāi)關(guān)前閥關(guān)閉憋壓、模擬量通道故障等原因未接收到2 個(gè)低于4.6 MPa 的信號(hào)，將會(huì)導(dǎo)致事故低油壓保護(hù)不能觸發(fā)，機(jī)組不會(huì)走緊急事故停機(jī)流程，事故停機(jī)電磁閥7021Y1 將不會(huì)接收到動(dòng)作指令。

（2）事故停機(jī)電磁閥7021Y1 未接收到動(dòng)作指令。如果事故低油壓保護(hù)正確觸發(fā)緊急事故停機(jī)流程，但因監(jiān)控系統(tǒng)丟包、控制回路斷線等原因，事故停機(jī)電磁閥7021Y1 未接收到動(dòng)作指令，將不會(huì)動(dòng)作。

（3）事故停機(jī)電磁閥7021Y1 本體故障。事故停機(jī)電磁閥閥芯靠線圈驅(qū)動(dòng)，如果線圈損壞，得電后驅(qū)動(dòng)力不足，閥芯位置將不能正常切換。如果電磁閥閥芯卡澀，正常驅(qū)動(dòng)力也無(wú)法將閥芯位置正常切換。

從以上分析可知，當(dāng)調(diào)速器壓油槽壓力低于4.6 MPa 時(shí)，理論上還是存在一定的幾率發(fā)生事故停機(jī)電磁閥7021Y1 不動(dòng)作的情況，這時(shí)最小壓力閥組就可以發(fā)揮它的作用。隨著電氣元器件的質(zhì)量不斷提高，發(fā)生事故低油壓保護(hù)動(dòng)作，事故停機(jī)電磁閥未動(dòng)作的可能性并不大，因此采用最小壓力閥組的電廠并不多，比如三板溪電廠、托口電廠與該電廠采用同類型的調(diào)速器系統(tǒng)，但他們并未將最小壓力閥組串聯(lián)至控制回路中。如果電廠的電氣元器件質(zhì)量不高，經(jīng)常出現(xiàn)問(wèn)題，存在事故低油壓保護(hù)動(dòng)作時(shí)事故停機(jī)電磁閥不能正常動(dòng)作的可能，采用純機(jī)械的最小壓力閥組是一種不錯(cuò)的選擇。

4 最小壓力閥組優(yōu)缺點(diǎn)

最小壓力閥組為純機(jī)械結(jié)構(gòu)，靠油壓和彈簧預(yù)緊力驅(qū)動(dòng)，不受電氣方面影響，動(dòng)作可靠。但其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，由兩個(gè)液動(dòng)換向閥組成，且配管較多，任何一個(gè)換向閥發(fā)生控制腔油壓泄漏都有可能導(dǎo)致最小壓力閥組誤動(dòng)作，從而導(dǎo)致誤停機(jī)。因此必須做好最小壓力閥組的控制腔密封，確保最小壓力閥組不發(fā)生控制腔漏油的情況。

5 結(jié)語(yǔ)

最小壓力閥組在調(diào)速器壓油槽壓力過(guò)低，且事故低油壓保護(hù)未可靠動(dòng)作的情況下能夠保證事故配壓閥可靠動(dòng)作，防止機(jī)組失控，對(duì)于電氣元器件質(zhì)量不高、經(jīng)常出現(xiàn)問(wèn)題的電廠，可采用這種純機(jī)械的油壓過(guò)低保護(hù)。但最小壓力閥組結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，還存在進(jìn)一步優(yōu)化的空間。