滩坑水电站圆筒阀及控制系统安装调试

滩坑水电站圆筒阀及控制系统安装调试
摘要：滩坑水电站以圆筒阀作为水轮机进水阀，1#和2#机组圆筒阀采用链条式机械控制系统，3#机组圆筒阀在国内首次采用全数字集成式电液控制系统。

本文就圆筒阀及控制系统安装调试、使用圆筒阀和全数字集成式电液控制系统的优缺点做一介绍。

关键词：滩坑电站圆筒阀机械控制系统全数字集成式电液控制系统
1.概述
滩坑水电站位于浙江省青田县境内的瓯江支流小溪中游河段。

距青田县城西门32km，距温州市公路里程92km，距离丽水市公路里程107km。

滩坑水电站按无人值班要求设计，装设3台200MW混流式水轮发电机组和1台4MW卧轴混流水轮发电机组，总装机容量604MW。

滩坑电站1#机组2008年9月投产，2#机组2009年2月投产，3#机组2009年7月投产。

4#机组（4MW）2011年投产。

滩坑水电站3台200MW竖轴混流式水轮发电机组及圆筒阀等设备由东方电机股份有限公司供货。

水轮机圆筒阀世界上最早由法国Neyrpic公司在1942年取得专利权，1952年用于真机以来，通过一些中小水轮机的应用实践，逐步得到完善推广。

国内圆筒阀技术最早于1986年由东方电机有限公司从加拿大引进，1993年，东方电机生产的圆筒阀及其机械控制系统首次在国内云南漫湾水电站投入使用。

滩坑水电站是华东地区唯一一个用圆筒阀作为机组进水阀的电站，圆筒阀布置在水轮机活动导叶和座环固定导叶之间，开启时提升到座环与顶盖所形成的环形空腔内，筒体下端面与座环和顶盖流道齐平。

操作机构采用直缸接力器形式。

筒形阀运行工况：机组正常运行(全开位置)；机组停机、机组检修、机组故障导水机构失灵（全关位置）。

1#、2#机组筒阀采用链条式机械控制系统。

3#机组筒阀在国内首次使用了全数字集成式电液同步控制系统。

滩坑电站圆筒阀各主要部件参数如下：
筒体由20g锅炉钢板制而成，分为两瓣，工地现场组圆后封焊，筒体外径φ6628mm、高度1203m、壁厚120mm，重约23.5t；
筒阀开启约90s，关闭时间为80s，紧急关闭时间为65s,最大工作水头127m，承受的最大升压水头160m，初装漏水量不大于10L/s；
操作机构采用5只φ280mm直缸接力器，接力器总行程1133mm，操作油压6.3Mpa，事故操作最低油压4.4 MPa，活塞杆材质为锻钢45；
筒阀油压装置型号HYZ-4-6.3；
筒形阀失步的最大允许值为7.0mm；
筒形阀密封分为上、下两处密封，上密封装在顶盖上，下密封装在底环上，上密封压缩量3～4mm，下密封压缩量1.5～2mm，现场压板固定。

2.圆筒阀及链条式机械控制系统安装调试
筒阀及机械控制系统由筒体、操作机构、同步机构及行程指示装置等组成。

主要安装工作包括以下内容：筒体组装、筒体焊接、筒体与顶盖套装、接力器安装、座环青铜导向条焊接与找正、同步机构、指示器安装、密封及油管路安装以及筒阀在机坑内的动作试验及调整、筒阀静水、动水试验。

2.1筒体组装
在安装间适合位置按筒体分瓣面对称布置6个适当高度的钢支墩，清理筒体分瓣面，吊起一瓣筒体按安装位置支墩上调平，水平调整在0.05mm/m内，吊起另一瓣筒体并调平与之组装，检查并调整销钉孔后无有错牙，安装销钉不得露出筒体表面。

按要求力矩3460N.m把紧组合特殊螺母M48。

调整组合后筒体水平度在0.02mm/m内，在筒体上平面放置求心器，在筒体内侧设立“米”字撑用千斤顶配合调整筒体圆度、上下口同心度，做好记录（筒体圆柱度小于1mm）。

在筒体侧面挂钢琴线检查筒体导向条位置垂直度在0.05mm/m内，如满足不了要求，待筒体焊接后再进行修磨处理达到要求。

注意内支撑须在筒体焊接完成后再拆除。

2.2筒体焊接
立缝的焊接: 清理焊缝及焊缝两边100mm范围，并在合缝位置装两只百分表以监测焊接过程中的变形。

用加热板对焊缝预热至80℃，并保温30min后焊接，采用φ3.2焊条在筒体两侧组合缝内外面焊缝上同时进行打底焊接，电流不大于110A，焊接采用分段退步焊。

打底焊接后，采用分段退步方法内外焊接处对称进行筒体立缝焊接。

每层焊接完成后，小锤进行锤击消应力处理。

上下面及销钉孔的焊接:在立缝焊接后，通体上下平面的焊接，基本上不影响筒体圆度、垂直度，但焊接时的要求与立缝一致。

对于销钉孔，现场先将销钉与孔边缘进行点焊，再堆焊孔至筒体面平齐或高出筒体面一点，在探伤后将上下密封面分瓣面销钉孔边缘焊缝打磨光滑与筒体面平齐。

封板的组装与焊接:分瓣面焊缝封焊完毕，冷却到室温后，检查组合螺栓紧固力矩达到设计要求，进行封板焊接。

按设计图纸将封板点焊在对应位置，保证封板与筒体过流面齐平，进行焊接，焊接后做MT/PT探伤。

再次检查筒体圆度、处理导向条垂直度、上下密封面的平面度应符合要求。

2.3筒体与顶盖套装
水平吊起顶盖并调平超过筒体上平面约200mm，调整顶盖与筒体方位、同心，使方位一致后下落顶盖，下落过程监视与筒体不得相碰，顶盖落在支墩上调平。

调整筒体与顶盖同心，以筒形阀提伸杆安装孔为基准，根据现场情况要综合考虑每个孔同心情况来决定顶盖与筒体同心是否达到要求，把合螺栓M48提起筒体使之与顶盖限位凸台紧密贴合，将筒体固定在顶盖上。

2.4接力器安装
接力器安装前分别作耐压试验、全行程检查。

在接力器下端提升杆内装入加热棒，按图纸安装位置，整体吊装接力器到顶盖上，通过垫板配合调整与顶盖、筒体的同心。

同步下落筒体露出每只接力器活塞杆，布置钢琴线测量每只接力器活塞杆垂直度在0.20mm/m以内，不满足时通过接力器与顶盖间垫环加垫调整垂直度，并检查垫环与顶盖接触情况，全合格后将垫环与顶盖焊接固定。

加热控制柜接线后连接加热棒，加热提升杆温度使之伸长0.30mm，旋紧与筒体把合特殊螺母。

接力器安装间动作试验：筒体、操作接力器和顶盖整体参加导水机构预装后，按顶盖分布圆在筒体内侧布置3只支墩配楔子板，并调整高程一致，将其整体落于上面调平。

在筒体下方均布3只50T的液压千斤顶，拆除筒体与顶盖把合螺栓。

在接力器顶部丝杆注明标记，作筒阀动作同步检查用。

5个接力器处配备5个人观察接力器动作情况及丝杆转动情况，由专人统一指挥，同步下落千斤顶，并保证下落距离基本一致，观察接力器动作时，不得有卡阻现象出现。

2.5座环青铜导向条的焊接与找正
当筒体、接力器和顶盖整体参加导水机构预装合格后，分别测量10条导向条与座环导向块之间距离。

根据记录结果，考虑导向条焊接后与筒体间隙在0.8～1.0mm，对青铜导向条进行配刨。

清理待焊部位及两侧的油、锈及其它污物，用丙酮再次清理导向条和焊接部位。

准备铝青铜丝，剪切若干段放入烘干箱，经250度2小时烘干，取出后放置在保温桶中，随取随用。

自制卡子用于导向条焊前固定。

根据座环加工图将导向条定位，用自制卡子压紧导向条，贴严后塞尺检查合格，点焊导向条在固定导叶导向块上，焊缝为5mm角焊缝，每个焊点长度不小于10mm，两侧点焊间距在300mm，点焊固定后割除压紧用卡子。

烤枪预热待焊部位到50度以上后氩弧焊，由3名焊工分别在座环周围基本对称3个固定导叶上同时施焊导向条，每块导向条留10mm长的排气孔，待焊缝全部焊接后进行封焊。

焊角一次焊成，铜、钢母材融合良好，收弧填满弧坑，缓慢提起焊枪，锤击收弧处。

检查焊缝、热影响区有无裂纹、未融合、夹渣和密集性气孔等缺陷。

测量并修磨导向条垂直度，垂直度应保证在0.05mm/m内，导向
条焊接之后进行配磨。