调压阀

水电站设置全油压控制调压阀的探讨在水电站运行中,当水轮发电机组突然甩负荷时,调速器自动控制水轮机快速关闭导叶,压力管道内产生水压和机组转速上升.对于压力引水管道较长的电站,改变导叶关闭时间,有时不能同时使压力和转速上升都控制在允许的范围之内.为时,通常采用设置调压井或调压阀等方法来解决压力和转速上升的矛盾,保证电站安全运行.但设置调压井需要较大的投资和较长的工期,而有些电站限于地形、地质条件,还难于建造调压井,因此对于这一类中小型电站采用调压阀方案具有较明显的优势. 目前生产的全油压控制TFW型调压阀具有和导叶液压联动的特点,安全可靠、投资少、工期短等优势.从上个世纪80年代以来国内已有近百座水电站设计中取消了调压井,采用TFW型全油压控制调压阀,还没有发生一起安全事故.浙江的金坑、宣平溪等水电站已经安全运行了多年,即使是发达国家,如挪威在水电站中也大量使用调压阀来代替调压井(额定水头为158m、单机容量60MW的TJΦRHM水电站就是一个例子). 现就调压阀的液压原理、特点、过渡过程等作如下阐述.? 1、全油压控制调压阀液压原理全油压控制TFW型调压阀基本动作是:快速开启,缓慢关闭;小负荷变化时,调压阀不动作;甩较大负荷时,调压阀开启,并具有导叶两段关闭的性能;增负荷时,调压阀不起作用. 经过改装的调速器特殊主配压阀和调压阀的液压控制系统见图1,其特点是全部采用压力油直接进行控制和操作,其液压原理如下: (1)机组负荷不变时.主配压阀活塞在“平衡位置”,压力

油通过P1腔经过节流阀A后进入调压阀接力器关闭腔TG,调压阀开启腔TK通排油腔O2.由于调压阀关闭腔的压力大于阀盘上的水推力,故调压阀处于关闭位置.如果调压阀本来已经打开,就向关闭侧运动. (2)机组减少量负荷时(约机组额定出力的15%以内).由于主配压阀上移量较小,处于“减部分负荷”位置,仅有少量压力油从P1腔经节流阀A后进入导叶接力器关闭腔JG腔而缓慢关闭导叶,调压阀关闭腔压力略微减少,但仍大于阀盘上的水推力,调压阀开启腔TK通排油腔O2,故调压阀保持关闭状态. (3)当机组瞬时甩较大负荷时(大于机组额定出力的15%以上).主配压阀活塞上移量较大,处于“甩较大负荷”位置,大量压力油直接经过TK腔进入调压阀接力器开启腔,调压阀快速开启,而调压阀关闭腔TG与导叶接力器关闭腔JG连通,导叶接力器开启腔JK通排油腔O2,导叶快速关闭.所以调压阀快速开启,导叶快速关闭,两者是协联同步的,滞后时间为零. (4)当机组增负荷时.主配压阀活塞下移,处于“增负荷”位置,压力油P1直接进入导叶接力器开启腔中,调压阀关闭腔压力略微减少,但仍大于阀盘上的水推力,调压阀开启腔TK通排油腔O2,故调压阀保持关闭状态. (5)导叶两段关闭装置.在调压阀开始快速开启时,受节流阀C的限制,油压迅速升高,油压逆止阀开启,调压阀关闭腔TG的压力油进入导叶接力器关闭腔JG,多余的油量经节流阀D回至调速器回油箱,故调压阀开启速度加快,提前开到限位环所限制的位置,此时导叶接力器未处于全关位置,只能通过少量来自节流阀A的压力油缓慢关闭,从

而起到导叶分两段关闭的功能. (6)如果调压阀失灵,机组只能通过节流阀A的少量压力油慢速关闭,以保证引水管道压力上升不超过允许值. (7)各节流阀的作用.①节流阀A:整定调压阀失灵时导叶慢关时间,也定了调压阀的关闭时间;②节流阀C:整定油压逆止阀的开启压力,以保证逆止阀迅速开启;③节流阀D:整定导叶两段关闭的拐点位置. 2、调压阀特性国内现有全油压控制调压阀按直径和水头共分7个品种,主要由四川夹江水工机械厂和重庆水轮机厂生产,主要参数见表1. (1)结构特点.TFW型调压阀的本体带导叶消能和补气的阀壳、锥型或圆形的阀盘、平衡腔、接力器、引导油腔、活塞行程限制环、进排水管和补气阀等组成.接力器及引导油腔直接与阀壳连成整体,体积小,结构简单,布置紧凑. (2)流量特性.根据调压阀的阀塞类型和Yx/Dx值查询单位流量Q1x′见表2,由此得到调压阀的相应流量Q＝,从而可以绘制出各种调压阀的开度与流量关系曲线. (3)操作特性.调压阀最低操作油压的范围一般在1.3~2.0MPa之间,并随着调压阀工作水头的提高而提高,最高的操作压力一般为2.5MPa. (4)布置要点.调压阀的布置应尽可能不增加机组间距和跨度,并与调速器、进水阀等协调布置.对于立式机组,一般布置在蜗壳进口前或蜗壳进口段上,对于卧式机组一般布置在水轮机进水阀后蜗壳进口前的钢管上.调压阀的泄流方式应考虑消能效果,尽管水流通过调压阀后消除了大部分能量,但仍应考虑剩余能量的消除. 3、设置调压阀电站的过渡过程假定水轮机、调压阀的流量与时间呈线性关系,而且

互相匹配很好,因而整个引水系统的流量也呈线性关系变化.设置调压阀后的调节特性和流量与时间的变化见图2所示.图中实线1为导叶快速关闭过程线;虚线2为调压阀拒动时导叶慢关闭过程线;点划线3为调压阀启闭过程线.为了控制水轮机转速的升高,拐点流量Qg一般选择在空载开度附近,因此水轮机没有多余的能量使机组转速继续上升.同时要限制水压的升高,机组流量的减少应控制在一定的范围内.