16MPa水轮机调速器液压系统的研究

16M Pa 水轮机调速器液压系统的研究

李建华 纪晓亮 何林波 余晓晓 朱荣巧

(国网南京自动化研究院电气控制研究所 江苏省南京市 210003)

摘要 16M Pa 高油压水轮机调速器,作为一种发展方向,在中小型水轮发电机组上的使用已越来越普及,目前有逐步向大机组延续的趋势。本文就作者在开发高油压水轮机调速器过程中的一些认识和思考与大家进行交流,为共同提高行业人员的研发水平尽一份绵薄之力。

关键词 调速器 油压装置 液压系统

数据库分类号 SZ02

收稿日期:2007 08 06。

0 引言

16MPa 高油压水轮机调速器,与常规的中低压设备相比,体积小、结构紧凑,节省厂房面积;同时,它无需电厂另行提供高等级空压机补气系统等。大幅降低了电厂建设过程中的前期投资及后续的运行维护成本。受到了广大投资者的亲睐。为弥补在该项目上的空白,南瑞电控公司近年来一直在做着这方面的研究,相应的设备也陆续投运。

1 16MPa 高油压水轮机调速器液压原理

图1是某电站的高油压调速器液压原理图,调节功约7500kg/m 。主要包含4个部分:

图1 插装阀控制式高油压调速器液压原理图

1842007年11月 水 电 厂 自 动 化 第4期 总第114期

(1)供油系统,含油箱,油泵,电机,滤油器,安全阀组,液位计等;

(2)供压系统,含带有囊式气袋的高压蓄能器组,压力表,压力开关,压力显控器等;

(3)液控系统,含电磁阀,插装阀,主控阀体等;

(4)执行机构,含主操作接力器,反馈传感器。

在供油系统中,由于16M Pa 液压系统油压等级远高于常规调速器使用的4 0M Pa 及6 3M Pa,以前采用的螺杆泵已不能满足所用油压等级的要求,因此,在16M Pa 液压系统中通常使用齿轮泵,其泵油压力高,体积小,价格相对较低。另外,为确保输出压力油的品质能满足电磁滑阀的使用要求,同时又为了保护蓄能器中的压力气囊不受损坏,在油泵输出油口处设置了油过滤器,过滤精度约20 。在部分电厂中,由于主操作油管路较长,管路内部整体的洁净程度难以保证,回流到油箱中的油的品质较差,为不损坏油泵,在泵的进油口应增设进油过滤器,滤油精度约50 ~100 。当油泵的控制回路出现故障,压力油系统的油压达到甚至超过额定工作压力时,与油泵并联的安全溢流阀开始排油,以保护油系统安全。油泵出口处的单向阀起两方面作用,一个是当油泵停止运转时,阻止压力油系统中的油倒流回油箱,起保压作用。另一方面则是,在需要更换滤芯或对其中1台油泵进行检修维护时,保证压力油系统照常工作。

供压系统中的囊式蓄能气袋,其内部充有高压氮气,可以为高油压系统提供相对稳定的油源。氮气本身因其惰性强,不能燃烧,价格低,货源充足,用来稳定油压,方便适用。常规压力表用于实时、直观地指示压力值。压力开关用于报警、发讯。压力显控器本身含有1只带有4mA~20m A 输出的压力传感器,4对无源压力接点,并能以数字形式显示实时压力值,它主要用来与油源控制柜配合实施对油压装置的控制。

液控系统目前习惯采用的控制方法有两种,一种是如图1所示的采用小通径的电磁阀与大通径的插装阀组合起来去操作接力器的形式;另一种则是直接利用电磁滑阀去操作接力器,图2所示,它主要使用在3000kg/m

以下操作功的调节柜上。

图2 电磁滑阀控制式调速器液压原理图

在16MPa 高油压系统中,主操作阀

通常使用插装阀,而不用常规的主配压

阀那样的滑阀,主要原因是插装阀的密

封性能优于滑阀,理论上讲插装阀可做

到无泄漏。而滑阀由于其间隙密封的结

构形式,决定了它的不同控制腔之间必

定存在泄漏,并且,在高油压情况下,由

于受到实际加工精度的影响,其实际泄

漏量通常比较大。有的甚至会明显影响

到控制性能和油泵起动时间间隔。作为执行机构的导叶主接力器,其主要作用是推动导水叶开关,以控制进水流量。在高油压操作系统中,接力器布置分内置和外置两种形式,所谓内置式,即是将接力器布置在油箱内部,与油压装置做成一体,通过推转调速轴带动导叶开关;外置式就是常见的接力器与油箱分体布置,通过外部管路相联接的形式。

2 蓄能器总容积与油泵排量的设计

蓄能器总容积的拟定原则是:按照从正常工作低油压到最低操作油压时,蓄能器所消耗的油量,应能满足三次接力器全行程的要求。具体计算公式如式(1)、式(2)。(下转第189页)185

!调速与励磁! 李建华等 16M P a 水轮机调速器液压系统的研究

关闭规律的好坏直接关系到机组在甩负荷过程中能否满足调节保证计算。经过调整后的白山二期机组的节流位置及关闭时间,通过反复试验,证明现在的关闭规律完全满足要求,消除了安全隐患,保证了机组的安全稳定运行。

参考文献

[1] 魏守平著.现代水轮机调节技术.华中科技大学出版社.

孔繁臣 男,工程师,从事水轮发电机组及水轮机调速器机械检修和技术管理工作。

(上接第185页)

对单调节机组:

V g =

32V G k P min P R -1(1)

对双调节机组:

V g =32(3V G +1 5V B )k P min P R

-1(2)式中:蓄能器总容积V g ;导叶接力器容积V G ;桨叶接力器容积V B ;正常工作低油压P min ;最低操作油压P R 。

油泵排量的拟定原则是:单个油泵工作时,系统工作油压自正常操作压力下限,升到正常操作压力上限时所耗费的时间,不超过2min 。3 部分试验曲线摘录

综上所述,16MPa 高油压水轮机调速器,与同类的中低压设备相比,节省空间,节省设备,减少了资金投入,减少了维护工作量,性价比高,具有较高的推广价值。目前

,在单机40M W

左右的新建水电厂中,已开始越来越多地采用这一方案。因此,无论从经济角度,还是从社会效益来说,在技术上对它进行深入探讨,在实践中不断总结经验,促进其各方面不断完善,都具有重要的意义。

图3 开机曲线图4 甩负荷曲线

参考文献

[1] 沈祖诒编著.水轮机调节.北京:中国水利水电出版社,1998.

[2] 郭建业著.高油压水轮机调速器技术及应用.武汉:长江出版社,2007.

李建华 男,硕士,高级工程师,主要从事水轮机调速及其它机械液压系统等方面的研究和设计工作。

纪晓亮 男,学士,主要从事水轮机调速器方面的工程设计工作。何林波 男,硕士,主要从事水轮机调速器方面的工程设计工作。189 !调速与励磁! 孔繁臣等 白山电厂二期机组导叶分段关闭装置的应用