插装阀在水轮机组油压装置中的应用

况下 ,在机械保护方面具有低油压及高油压保护功 能 ,按照设计 ,油压装置使用新标准的 32 号汽轮机 油 ,2 台 L Y - 10/ 40A 的螺旋油泵采用自动轮流运 行方式 :压力油罐油压降至 3160 MPa 时工作油泵 启动 ,降至 3130 MPa 时备用油泵启动 ,并发压力过 低信号 ;油泵停机压力 3195 MPa 。
312 油压装置高油压保护
油泵旁通阀 、安全阀和压力油罐安全阀是调速 系统 高 油 压 机 械 保 护 阀 组 。油 泵 停 机 压 力 开 关 491 YX - 1 出现接点粘接故障或控制回路出现其它 异常导致油泵在 3195 MPa 停机压力时不能正常停 止而持续运转时 ,压力油罐压力将不断持续上升 ,在 这种异常情况下 ,调速系统高油压机械保护阀组陆 续投入 ,确保设备的安全运行 。 31211 油泵旁通阀投入 调速系统压力异常上升至 4110 MPa 旁通阀动 作 ,阀芯开启排油 ,油泵输油排到回油箱 ,避免压力 油罐压力再往上升高 。 31212 油泵安全阀投入 油泵旁通阀投入后或本体发生故障 ,如果压力 油罐压力仍继续上升 ,当压力到达 4120 MPa 时 ,油 泵安全阀初开启排油 ,将油泵输油排进回油箱 。一 般情况下 ,油泵旁通阀 、安全阀同时投入 ,足够满足 螺旋油泵 10 L/ s 的输油量要求 ,可维持压力油罐压 力的稳定 ,使油罐压力不超过 1125 倍额定工作压力 510 MPa 。 31213 压力油罐安全阀投入 压力油罐安全阀可有效保证调速系统压力不超 过 1125 倍额定工作压力 510 MPa 。当调速系统压 力达到 4130 MPa 时 ,压力油罐安全阀开启排油 ,使 压力油罐压力保持在 1125 倍额定工作压力值以下 运行 。
1 概述
天生桥一级水电站位于黔桂两省交界的南盘江 干流上 ,电站总装机容量 4 ×300 MW ,是红水河 10 座梯级水电站的龙头电站 ,是西电东送的重要电源 点。 天生桥一级水电站水轮机组油压装置投运 5 年 来 ,运行中发生过机械保护阀组 ———安全阀 、旁通阀 动作值漂移 ,油泵卸载阀卡涩 ,动作不灵活 ,造成油 泵启停时出现振荡 、异常声响等故障现象 。为保证 设备正常工作性能 ,每年都需对油压装置阀组进行 一次工作量较大的常规维护保养工作 ,清洗 、研磨 、 检查配合部件质量和动作情况 。 针对压油装置阀组运行不稳定 ,维护工作量大 等情况 ,从 2002 年 4 月至 2004 年 4 月 ,电厂结合机 组小修 ,逐台对水轮机组压油装置阀组进行了改造 , 将原压油装置阀组改造为结构简单 ,性能可靠的插 装阀 。 天生桥一级水电站油压装置设置为一机一台 , 共 4 台 ,每台油压装置由 16 m3 压力油罐 、20 m3 回 油箱及两套相同的油泵 、阀组组成 。回油箱阀组包 括安全阀 、旁通阀 、滤油器 、排气阀 、止回阀 、截止阀 , 以及角式截止阀 (即压力油罐排油阀) ,压力油罐阀 组有安全阀 、空气阀 、截止阀等 。机械液压系统图见 图 1。
2 油压装置主要技术参数
211 螺旋油泵
型号 :L Y - 10/ 40 A ; 额定油压 :410 MPa ;
图 1 机组油压装置机械液压系统图 1 - 安全阀 2 - 油泵卸载阀 (排气阀) 3 - 旁通阀 4 - 逆止阀 5 - 油泵出口阀 6 - 旁通阀滤油器 7 - 压力油罐排油阀
4 油压装置插装阀工作原理与运行特 点
411 插装阀主要技术参数
型号 : YZ - 10 - 4 型 ; 额定油压 :410 MPa ; 工作油压上限 :410 MPa ;
42
工作油压下限 :3160 MPa ; 适用的油泵型号 : YZ - 10 - 4 。 412 插装阀工作原理 插装阀是一个组合阀 ,集常规油压装置的止回 阀 、卸载阀 、安全阀为一体 ,插装阀本体由卸载阀 (安 全阀) 、止回阀 、二通换向阀和电磁阀组成 ,结构简 单 ,布置紧凑 ,功能可靠 。机械液压系统图见图 2 。
311 油压装置低油压保护
当调速系统油压降至 2180 MPa 时 ,压力油罐 上的机组低油压事故紧急停机压力开关常开接点 494 YX - 1 闭合 , 信号送至机组 L CU 执行停机流 程 ,由 L CU 发出紧急停机令作用于调速器机柜上 2 个紧急停机电磁阀 ,动作机组低油压事故紧急停机 。
装置名称 常规油压装置 改进油压装置
设备名称
安全阀 旁通阀 止回阀 排气阀 滤油器 截止阀 插装阀
表 1 机组油压装置改造经济比较表
数量
单价 万元
2个
1115
2个
1115
Biblioteka Baidu2个
0175
2个
0145
1个
0170
2个
0130
2套
3135
合价 万元 2130 2130 1150 0190 0170 0160 6170
第 23 卷第 2 期 红水河 Vol. 23 ,No. 2
插装阀在水轮机组油压装置中的应用
杨为民
(天生桥一级水电开发有限责任公司水力发电厂 ,贵州 兴义 562400)
摘 要 :插装阀集多种功能为一体 ,结构简单 、工作可靠 ,使水轮机组油压装置在设计 、运行水平方面得到很大改善 和提高 。文章主要介绍天生桥一级水电站插装阀在水轮机压油装置的运用情况 。 关键词 :水轮机组 ;油压装置 ;插装阀 ;结构 ;设计 中图分类号 : T K73014 + 2 文献标识码 :B 文章编号 :1001 - 408X(2004) 02 - 0041 - 03
3 油压装置结构特点与运行方式
油压装置是向水轮发电机组调速系统提供操作 油源的装置 ,其工作可靠性直接关系到机组运行的 安全 。天生桥一级电站机组油压装置在异常压力情
收稿日期 :2004 - 04 - 27 作者简介 :杨为民 (1968 - ) ,男 ,贵州盘县人 ,学士 ,工程师 ,长期从事水电站运行管理工作 ,现任天生桥一级水电厂技术安监部主任 。
41
© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
红水河 2004 年第 2 期
© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
杨为民 :插装阀在水轮机组油压装置中的应用
5 常规油压装置阀组与插装阀比较
511 结构与经济比较
油压装置油泵附件布置在回油箱 ,与油泵一起 构成机组调速系统的心脏 ,油泵附件的设计方式 、工
作性能直接影响着水轮发电机组运行安全 。 常规油压装置油泵附件一泵一套 ,布置在回油 箱 ,一般由油泵卸载阀 、止回阀 、出口截止阀和高油 压机械保护阀组安全阀 、旁通阀及其滤油器两大部 份组成 。其中每个设备结构复杂 、零部件多 。就拿 安全阀来说 ,大小不一的零部件总数就达 31 个之 多 ,对安全阀进行维护保养或大小修时 ,该设备从系 统拆除 、分解阀体 、清洗检查 、处理缺陷到回装 ,工作 过程复杂繁琐 ,同时工作人员必须具备相当素质的 检修技能 ,工艺才能达到要求 。为保证设备的正常 运行 ,每年需储备大量的备品备件 ,开展繁重的检修 维护工作 ,人力物力投入量都很大 。 插装阀由换向电磁阀 、安全阀 、止回阀组成 ,零 部件仅为 2 个阀芯及其弹簧 ,结构简单 ,性能可靠 , 检修维护工作量小 。油压装置使用插装阀 ,备品备 件储备定额一般只需考虑换向电磁阀线圈 ,大幅度 降低企业生产成本 。 天生桥一级水电站机组油压装置改造经济比较 情况见表 1 。
总计 万元 8130 6170
512 性能比较
油质中的水分将造成阀芯锈蚀 ,影响阀芯动作 灵活性 、准确性 。而机械杂质滞留在阀体内 ,将擦伤 相互配合部件的表面 ,改变配合精度 ,严重会造成阀 芯拒动 ,工作性能失效 。阀芯动作不灵活 ,安全阀表 现为动作值不稳定 ,卸载阀表现为卸载时间长短不 一或卸载过程不平稳 ,发生油压冲击或油泵启停时 出现振荡 、异常声响 。 常规油压装置旁通阀 、安全阀 、止回阀等设备工 作原理是差压式工作原理 ,设备是否投入由弹簧和 油压的相对压力值决定 ,而弹簧存在着疲劳和弹性 形变 ,安全阀 、旁通阀会发生动作值漂移 ,而漂移程 度视滑动部件质量 、配合精度和弹簧质量而定 。 应用插装阀后 ,油泵启停时插装阀进行卸载 ,卸 载时间由电气控制回路中的时间继电器或 PL C 整 定 ,油泵卸载时间准确可靠 ,不会产生漂移 。对于安
主要功能的安全阀动作值不易产生漂移 。水电站机 组检修 ,任务重 、时间紧 ,水轮机组调速系统大小修 工作很大一部份都集中在油压装置阀组上 ,油压装 置阀组的功能检测与调试 ,一般都是在临近检修工 作尾声进行 ,根本不允许占用很多的时间 ,可以认为 分分秒秒都是宝贵的 ,高度简洁可靠的手段对赢得 机组检修时间至关重要 。 (4) 插装阀检修维护工作量小 ,备品备件少 ,故 障率低 。插装阀常见故障 ,一般表现为 :电磁阀阀芯 卡涩 、安全阀阀芯不灵活 、电磁阀线圈烧毁等 ,若使 用油质满足国家标准 、开展好设备“三定”(即定期检 查 、定期维护 、定期检修) 管理工作 ,这些故障是可以 及时发现并消除的 。
输油量 :10 L/ s ; 转速 :1 470 r/ min ; 轴功率 :65 kW 。 212 旁通阀 规格 :Φ40/ P Y40 ; 开/ 闭压力 :4105 MPa/ 3190 MPa ; 最大调节压差 :012 MPa ; 排油量 :10 L/ s。 213 安全阀 初开压力 :4110 MPa ; 全开压力 :小于或等于 4160 MPa ; 恢复全关压力 :大于或等于 3160 MPa ; 压力整定范围 :310～415 MPa ; 排油量 :10 L/ s。
图 2 机组油压装置插装阀机械液压系统图 1 - 安全阀 (卸载阀) 2 -“大”节流孔 3 -“小”节流孔 4 - 电磁阀 5 - 换向阀 6 - 止回阀 7 - 压力油灌排油阀
机组运行时 ,由于调速系统油耗引起压力油罐 压力下降 。当罐内压力降至主用或备用油泵启动值 时 ,油泵空载启动运行 ,油泵排气卸载 ,油泵输出油 经安全阀排油管全部排至回油箱 ,延时 5 s 后 ,插装 阀电磁换向阀励磁 ,安全阀停止向回油箱排油 ;当油 泵出口压力超过压力油罐压力时 ,止回阀打开 ,油泵 向压力油罐输油 ,油罐压力持续上升到停泵压力值 时 ,油泵停止运行 ,插装阀电磁换向阀失磁 ,恢复自 然状态 ,为下次启泵运行作准备 。 若油泵电气控制回路故障导致油泵持续运转 , 此时压力油罐压力持续升高 ,当压力值达到安全阀 动作压力值时 ,先导阀阀芯动作 ,打开先导阀 ,在差 压力下安全阀阀芯动作 ,将油泵输油排至回油箱 ,安 全阀全开后 ,油泵输油能够全部排至回油箱 ,从而保 护压力油罐压力值在允许压力范围之内 。 413 插装阀运行特点 (1) 油泵的启/ 停卸载 ,使用电磁换向阀进行控 制 ,可实现油泵无压 、低压启动 ,油泵的启动 、运行 、 停止过程平稳 、无冲击 ,有利于保证油泵工作性能 , 延长油泵检修周期和正常使用寿命 。 (2) 插装阀集多种功能为一体 ,包括止回阀功 能 、卸载阀功能 、安全阀功能 ,它简化了油压装置结 构 ,大幅度减少庞杂的管道 、阀门等附属设备 ,安装 简单 ,设备“三漏”少 ,有利于提高水电站安全文明生 产工作 ,同时减少了总体设备检修维护工作量 。 (3) 插装阀调试简洁 ,工作性能长久可靠 ,作为