蓄能器在水轮机进水阀操作系统上应用

蓄能器在水轮机进水阀操作系统上的应用

摘要：本文介绍了蓄能器应用在水轮机进水阀液压操作系统中的优点，经过理论和实践证明，蓄能器式液压操作系统运行维护方便，经济可靠。

关键词：传统油压装置蓄能器

1、引言

众所周知，水轮机进水阀控制系统是电子控制技术和液压控制技术的机电集成。随着电子技术的高速发展，现代化的电子控制技术在控制系统中已广泛应用；然而到目前为止，水轮机进水阀液压操作系统，仍主要采用4.0mpa或6.3mpa压力等级的传统油压装置作为动力来源，与现代液压技术存在着巨大差距。

现代液压技术拥有大量先进而成熟的技术成果，系统而完备的理论体系和计算方法；液压元件为大批量工业化生产，品种齐全；标准化、系列化、集成化程度高；工作油压早已达到16～31.5mpa。在冶金、矿山、起重、运输及工程机械等行业中得到广泛的应用。因而及时采用液压行业的新技术、新产品，是水轮机进水阀机械液压系统加快技术进步、实现产品更新换代的正确途径。

2、蓄能器式液压系统

结合某电站水轮机进水蝶阀液压操作系统(附图1)，介绍蓄能器的优势。

2.1工作油压

在液压系统设计中，确定合理的工作油压是影响全局的问题，它对油泵、液压阀、液压元件及液压管路的选择有直接影响。近年来，水轮机进水阀主要采用4.0mpa或6.3mpa的传统油压装置进行操作。受压缩比的影响，传统油压装置的油泵通常采用大流量螺杆泵，其尺寸大、价格高；液压操作阀及附件则采用小批量甚至单件生产的专用液压件，功率重量比小，且用油量大。因而在水轮机进水阀中应用现代液压技术，首要任务是较大幅度的提高工作油压。但工作油压超过20mpa时，势必采用价格昂贵且对油质要求很高的柱塞泵，同时也增加了蓄能器的补气难度。综合考虑技术、经济因素，本液压操作系统采用16mpa作为系统额定工作油压。

2.2蓄能器

传统油压装置的储能部分采用油气接触的压力油罐，运行时因压缩空气溶于油中而不断漏失。为此，大中型水轮机进水阀传统液压操作系统，不仅要设置专门的压缩空气系统向压力油罐补充干燥的压缩空气，也需要建设相应的副厂房用作压缩空气系统的安装、运行和维护场地。压缩空气系统的配置和副厂房的建设，在经济上，浪费电站投资和运行费用，在技术上，增加了运行维护的难度和繁琐工作；对于小型水轮机进水阀传统液压操作系统，需采用中间油罐和补气阀向压力油罐补充压缩空气，因补充了未经干燥的压缩空气而会加速油质劣化。

当采用16mpa或16mpa以上工作油压时，若仍采用油气接触的压力油罐，会增大气体溶于油的比例，在高压作用下，溶于油中的气

体将加剧油品的劣化、系统的振动和元件的气蚀。如果采用蓄能器，其压缩介质一氮气与液压油隔离，且密封可靠，长期运行亦不需补气，避免了油气接触，油质不易劣化。应用在小型进水阀液压系统中不须设自动补气阀和中间油罐；应用在大中型进水阀液压系统中可省去压缩空气系统及相应的副厂房，即节约了电站的投资和运行费用又降低了运行维护难度。

2.3油箱

与传统液压系统相比，蓄能器式液压系统采用16mpa的工作压力，用油量减少，油箱体积得以减小，减轻重量的同时，也节约了安装布置的空间和电站的投资。

2.4油泵

在各类油泵中，齿轮泵价格最低、抗油污能力最强。特别近年来，齿轮泵技术有了进一步的发展，20mpa甚至25mpa的高压齿轮泵已有成熟的系列产品。由于传统观点认为：与螺杆泵相比，齿轮泵流量大、压力脉动大，噪声也大，因而在液压控制系统中并未得到推广应用。事实上，在水轮机进水阀高压蓄能器控制系统中，泵组输油的流量振动和压力脉动将被蓄能器吸收，不会对系统的正常运行产生影响；齿轮泵的噪声在水电站嘈杂的运行环境中根本不值一提。可以肯定，无论从经济角度还是技术角度考虑，齿轮泵对高压蓄能器液压系统都十分适用。

2.5电磁换向阀

由于水轮机进水阀仅存在全开或全关两个工作状态，所以在水轮

机进水阀高压蓄能器液压操作系统中，仅要求换向阀具有速动，可靠，耐高压的性能指标，即可以满足进水阀开一关的工作要求。2.6油液的清洁度

油液清洁度和液压元件的抗油污能力，是确保液压系统安全、可靠工作的两个关键因素。液压系统和元件选定之后，保持和提高油液的清洁度，是确保液压系统安全、可靠工作最关键的因素。

高压系统对油液清洁度的要求通常比低压系统高。但高压系统总油量少，密闭性好，标准液压件自身的清洁度较易保证。因而，只要合理选择高压过滤器，在制造、运行和维护的各个环节，认真消除内、外污染因素，系统的油液清洁度是可以保证的。油液污染引起的堵塞、卡滞等故障，通常发生在投运初期。因而在设备组装时认真进行油箱、管路、液压元件、液压集成块及液压缸的清洗；设备安装并运转一段时间后及时更换清洁的新油等，是降低系统故障率的有效措施。

3、结语

综上所述，高压蓄能器液压系统应用在水轮机进水阀操作系统中，具有如下技术优势和经济优势：

(1)采用16mpa工作油压，整个系统体积小，重量轻，用油量少，电站布置节约空间、美观、方便。

(2)采用蓄能器储能，压缩介质-氮气与液压油隔离，油质不易劣化；密封可靠，长期运行亦不需补气。节约了电站的投资成本和运行费用，降低了运行维护难度。

(3)采用齿轮油泵，性能可靠，节约成本。

(4)采用现代电液控制技术，结构简单，具有优良的速动性、稳定性和可靠性。

(5)液压元件、液压集成块为大批量工业化生产，标准化、系列化、集成化程度高，质量可靠稳定，性价比高。