錦屏二級(jí)水電站調(diào)速器接力器開(kāi)腔在裝節(jié)流孔的思考討論

王繼承　唐維波　蔡文超　李文祥　劉浩

【摘 要】水輪機(jī)調(diào)速器作為水輪機(jī)運(yùn)行控制調(diào)節(jié)設(shè)備，在水輪機(jī)轉(zhuǎn)速、出力等方面起著至關(guān)重要的作用，接力器作為調(diào)速器液壓控制系統(tǒng)與水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)執(zhí)行及操作重要設(shè)備，對(duì)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的分析、動(dòng)作可靠性以及其通油量等各方面因素都對(duì)水輪機(jī)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行有重大意義，因此對(duì)日常運(yùn)行、檢修維護(hù)中所發(fā)現(xiàn)有異議的地方應(yīng)充分挖掘，找出存在的價(jià)值與意義。

【關(guān)鍵詞】接力器;節(jié)流孔;主配壓閥;錦屏

中圖分類(lèi)號(hào)： TK730.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)： 2095-2457（2019）20-0064-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.20.028

0 概述

錦屏二級(jí)水電站位于雅礱江干流錦屏大河灣上，是雅礱江干流上的重要梯級(jí)電站，電站總裝機(jī)容量4800MW，單機(jī)容量600MW，額定水頭288m。每臺(tái)水輪機(jī)設(shè)有2 個(gè)油壓操作的雙作用液壓直缸接力器。接力器設(shè)置于水輪機(jī)室的接力器坑襯內(nèi)。操作接力器的壓力油由調(diào)速系統(tǒng)的油壓裝置供給，其額定工作油壓為6.30MPa。接力器活塞直徑（缸內(nèi)徑）φ600mm，行程453mm+8mm（壓緊行程），活塞桿直徑φ250mm，接力器前、后腔活塞受力面積一致。調(diào)速器油壓裝置在額定壓力6.30MPa 時(shí)，計(jì)算單個(gè)接力器最大推力為1472kN，調(diào)速器油壓裝置壓力在5.80MPa 時(shí)，計(jì)算單個(gè)接力器推力為1355kN。

1 問(wèn)題描述

根據(jù)安排，錦屏二級(jí)水電站將對(duì)調(diào)速器接力器進(jìn)行更換，更換活塞直徑（缸內(nèi)徑）、推力更大但其余參數(shù)不變的新接力器形式。對(duì)接力器改造前檢查發(fā)現(xiàn)液壓鎖錠接力器后腔和機(jī)械鎖錠接力器前腔與管路法蘭連接處裝有φ14.4mm的節(jié)流孔，其余腔體均無(wú)在裝的節(jié)流孔，通過(guò)調(diào)速器系統(tǒng)的液壓油或回油通過(guò)此節(jié)流孔進(jìn)入或離開(kāi)接力器開(kāi)腔。但目前檢修人員尚不清楚接力器開(kāi)腔在裝的節(jié)流孔對(duì)接力器動(dòng)作狀況以及調(diào)速器開(kāi)關(guān)流程有何影響。為探究此節(jié)流孔與調(diào)速器系統(tǒng)關(guān)系及開(kāi)關(guān)導(dǎo)葉的影響，進(jìn)行如下分析。

2 過(guò)程分析

2.1 對(duì)調(diào)速器開(kāi)關(guān)機(jī)時(shí)間的約束

查看錦屏二級(jí)水電站水輪機(jī)《過(guò)渡過(guò)程計(jì)算書(shū)》可以知，導(dǎo)葉關(guān)閉規(guī)律為直線關(guān)閉規(guī)律，關(guān)閉時(shí)間Ts=12.5s。正常機(jī)組檢修過(guò)程中，導(dǎo)葉直線開(kāi)啟、關(guān)閉規(guī)律時(shí)間約為36.0s、14.2s，時(shí)間調(diào)整均通過(guò)調(diào)速器系統(tǒng)中GE公司生產(chǎn)提供的FC5000主配壓閥所進(jìn)行。調(diào)整過(guò)程中僅僅通過(guò)調(diào)節(jié)控制腔側(cè)螺栓進(jìn)行（如圖1示），通過(guò)此法能調(diào)整主配壓閥內(nèi)恒壓腔、控制腔內(nèi)控制活塞動(dòng)作行程來(lái)實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)機(jī)時(shí)間約束。

FC5000主配壓閥襯套恒壓腔側(cè)、控制腔側(cè)襯套內(nèi)各有5個(gè)圓形孔及1個(gè)異型孔，總面積約為1311mm2。使用拓印的方法測(cè)得主配襯套內(nèi)圓形孔及異型孔尺寸如圖2所示。

若需讓主配壓閥內(nèi)閥芯動(dòng)作能順利控制調(diào)速器接力器動(dòng)作，需要通過(guò)接力器的液壓油<主配壓閥內(nèi)閥芯正常工作時(shí)的油流量，則需要接力器內(nèi)節(jié)流孔面積>主配正常工作時(shí)已有開(kāi)度面積，計(jì)算如下：

2個(gè)接力器φ14.4mm孔的面積：（14.4/2）2*Π*2=325.6mm2

主配壓閥行程按照3mm動(dòng)作的距離計(jì)算面積如下：

√（8.52-5.52）*5.5*2*0.5=35.64mm2

8.52*Π*（artcos（5.5/8.5）*2/360°）=62.83mm2

62.83-35.64=27.19mm2

27.19*5=136mm2，加上工字形工藝孔面積，面積約為185mm2

面積比較則：325.6mm2>185mm2

調(diào)速器接力器總?cè)莘e約為215.4L，在同一時(shí)刻僅有1/2體積裝滿壓力油，即107.7L。

按照能事達(dá)推算的GE主配過(guò)流量最低為2639.11L/min，主配壓閥行程按照3mm計(jì)算，則36s通過(guò)主配壓閥流量最低約為223L。

顯然在平日設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，主配壓閥內(nèi)閥芯位置不同導(dǎo)致通油量不確定并不是制約接力器動(dòng)作的主要因素。

2.2 節(jié)流孔起到保護(hù)作用

經(jīng)咨詢接力器設(shè)計(jì)廠家上海福依特在接力器開(kāi)腔油口設(shè)置節(jié)流孔的初衷主要是考慮到國(guó)外設(shè)計(jì)配置的調(diào)速器液壓控制系統(tǒng)中主配壓閥有回油限制手段，但不限制壓力油，尤其在接力器至主配壓閥之間的管路產(chǎn)生壓力油滲乃至爆管的危機(jī)時(shí)刻時(shí)，接力器必然會(huì)失控，開(kāi)腔設(shè)置的節(jié)流孔將保證接力器不會(huì)瞬時(shí)關(guān)閉，關(guān)閉時(shí)間不會(huì)低于水輪機(jī)設(shè)計(jì)的調(diào)保計(jì)算關(guān)閉時(shí)間Ts，從而造成蝸殼內(nèi)水壓急速上升等影響整體機(jī)組設(shè)備的情形發(fā)生。

經(jīng)咨詢調(diào)速器液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)制造廠家了解，F(xiàn)C5000主配壓閥本體就具備限制閥芯動(dòng)作行程的功能，其通過(guò)調(diào)速器系統(tǒng)調(diào)試時(shí)已將FC5000主配壓閥閥芯位置進(jìn)行限制，即限制了接力器回油及壓力油供給。

因此在錦屏二級(jí)水電站的調(diào)速器FC5000主配壓閥及接力器上均設(shè)置了限制回油即極端情況下的設(shè)備保護(hù)功能，具備多重保護(hù)作用。

3 總結(jié)

針對(duì)錦屏二級(jí)水電站調(diào)速器接力器更換工作開(kāi)展前的接力器開(kāi)腔安裝的φ14.4mm節(jié)流孔，能有效保護(hù)機(jī)組在極端情況下（如管路爆管等）不造成機(jī)組在此時(shí)的關(guān)閉時(shí)間不低于調(diào)保計(jì)算時(shí)間Ts，保護(hù)了機(jī)組整體的可靠性。因此在更換接力器時(shí)應(yīng)充分考慮到此節(jié)流片的作用，并在新接力器上同樣留有此樣的孔。

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