水口電站機(jī)組進(jìn)水口液壓系統(tǒng)改造

王功明，沈燕萍，胡夢(mèng)溪，石守津

（1.福建水口發(fā)電集團(tuán)有限公司，福建 福州350000；2.中國(guó)電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州310014）

0 引言

水口水電站裝有7 臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)組，每臺(tái)機(jī)組進(jìn)水口設(shè)有一道快速閘門，采用液壓?jiǎn)㈤]機(jī)操作。每扇快速閘門由1 套液壓缸操作，7 套液壓缸共用1 個(gè)液壓泵站。泵站內(nèi)設(shè)有3 套油泵電動(dòng)機(jī)組，啟門時(shí)按2 用1 備工作；2 套油箱總成，檢修時(shí)可互為備用；7 套液壓缸的控制閥組采用整體集成式結(jié)構(gòu)。首期設(shè)備于1993 年7 月完成安裝后投入運(yùn)行。為提升設(shè)備的液壓及電氣控制水平，同時(shí)解決控制閥組集成無(wú)冗余影響機(jī)組發(fā)電問(wèn)題，對(duì)機(jī)組進(jìn)水口液壓系統(tǒng)進(jìn)行了改造。

1 改造設(shè)計(jì)方案

本次改造對(duì)油箱及其附件、液壓泵電動(dòng)機(jī)組重新進(jìn)行了選型和布置設(shè)計(jì)。原控制閥組能滿足閘門快速關(guān)閉和靜水啟閉等主要功能，故予以保留，新增1套液壓控制閥組（每扇閘門1個(gè)控制閥組，共7個(gè)），通過(guò)管路和球閥與原對(duì)應(yīng)的液壓控制閥組并聯(lián)，形成冗余互為備用，當(dāng)其中一套液壓控制閥組在運(yùn)行期間漏油、故障或需檢修時(shí)，可通過(guò)球閥切換到另一套液壓控制閥組運(yùn)行，同時(shí)電控系統(tǒng)也能切換到另一套電控系統(tǒng)上運(yùn)行。新舊2 套液壓控制閥組系統(tǒng)共用1 個(gè)泵站和1 套油源建壓閥組。

新液壓控制系統(tǒng)還要解決進(jìn)水口快速閘門充水閥關(guān)閉緩慢問(wèn)題。分析發(fā)現(xiàn)，充水閥不能完全關(guān)閉或者關(guān)閉緩慢的主要原因，是由于液壓?jiǎn)㈤]機(jī)進(jìn)入充水閥關(guān)閉段行程時(shí)，閘門已到達(dá)底檻，關(guān)閉充水閥的外力只剩下活塞桿與拉桿的重量，此力還需克服液壓缸的密封阻力、節(jié)流孔板阻力、管路的沿程阻力、閥組與液壓缸的位置高差等，到達(dá)插裝閥前的液流壓力很可能已無(wú)法維持差動(dòng)回路中插裝閥的開(kāi)啟，或開(kāi)度很小。

因此，新控制閥組將差動(dòng)回路中的插裝閥閥芯呈水平安裝，并撤去閥芯內(nèi)的復(fù)位彈簧，可保證閘門完全關(guān)閉后，插裝閥閥芯仍處于開(kāi)啟狀態(tài)，確保充水閥關(guān)閉過(guò)程排油回路暢通；并將差動(dòng)回路插裝閥單元安裝在液壓缸旁，使有桿腔油液直接排至無(wú)桿腔，有效減小了差動(dòng)回路的液阻（此種布置方法已申請(qǐng)新型實(shí)用專利）。

2 施工及對(duì)接方案

改造施工包括原油箱和泵組的拆除，新油箱和泵組、新液壓控制閥組的安裝，原控制閥組與新控制閥組及油箱泵組之間的對(duì)接工作。改造方案的實(shí)施應(yīng)確保在機(jī)組不停機(jī)、不影響機(jī)組進(jìn)水口設(shè)備運(yùn)行的情況下進(jìn)行，并在較短的時(shí)間內(nèi)完成新舊2 套設(shè)備的對(duì)接。因此在原油箱泵組拆除和新油箱泵組安裝期間，需制定一個(gè)過(guò)渡方案，才能滿足施工期間不影響機(jī)組發(fā)電的要求。

新液壓泵站及閥組安裝前，需先將原油箱及泵組移出泵房。如果一次性將原有的2 只油箱和3 套液壓泵電動(dòng)機(jī)組移出泵房，將影響機(jī)組安全運(yùn)行，為保證不影響機(jī)組發(fā)電，應(yīng)采取過(guò)渡措施，將原來(lái)的1 只油箱和1 套泵組先搬移至泵房外，申請(qǐng)停機(jī)約1 h，用臨時(shí)管路將其與控制閥組進(jìn)行連接，再將剩余的1 只油箱和2 套泵組移出泵房，進(jìn)行新液壓系統(tǒng)的安裝，電氣控制柜的安裝與接線。

中斷液壓?jiǎn)㈤]機(jī)快速關(guān)閉機(jī)組進(jìn)水口事故閘門功能，完成新液壓系統(tǒng)與原控制閥組之間的管路連接。利用每臺(tái)機(jī)組檢修期間，完成缸旁控制閥組的安裝與管路對(duì)接。

3 液壓系統(tǒng)調(diào)試及成果分析

3.1 液壓系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果

液壓系統(tǒng)安裝完成后對(duì)進(jìn)水口快速閘門進(jìn)行了無(wú)水調(diào)試，調(diào)試取得的成果為：新液壓控制系統(tǒng)快速關(guān)閉閘門、開(kāi)啟閘門、手動(dòng)快速關(guān)閉閘門動(dòng)作正確性，啟門速度滿足設(shè)計(jì)要求；新控制閥組與原控制閥組的電氣控制系統(tǒng)切換正常；通過(guò)調(diào)整節(jié)流孔板直徑，快速閉門時(shí)間由165 s 調(diào)整到253 s，基本滿足設(shè)計(jì)要求。充水閥完全關(guān)閉用時(shí)僅1 min 不到，而原系統(tǒng)充水閥完全關(guān)閉時(shí)間需要20 min 左右，但差動(dòng)回路中的插裝閥布置到液壓缸旁，應(yīng)做好防潮措施。

3.2 成果分析

根據(jù)本次快速閉門時(shí)間的調(diào)試成果，表明當(dāng)前工程上采用薄壁小孔流量公式計(jì)算節(jié)流孔板直徑是正確可行的，關(guān)鍵是公式中活塞桿作用力的計(jì)算值要選擇正確。無(wú)水調(diào)試時(shí)該力的計(jì)算值應(yīng)該是閘門及拉桿的重量約115 t，節(jié)流孔板初始安裝直徑為?17 mm，無(wú)水中快速閉門時(shí)間為165 s，反算作用在活塞桿上的力應(yīng)該為170 t（閘門梁格中有淤泥），根據(jù)170 t 的作用力及260 s 時(shí)間要求，計(jì)算節(jié)流孔板直徑為?13.5 mm，現(xiàn)場(chǎng)節(jié)流孔板最小直徑為?14 mm，最終無(wú)水快速閉門時(shí)間為253 s，基本滿足設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)語(yǔ)

水口電站機(jī)組進(jìn)水口快速閘門采用了多臺(tái)啟閉機(jī)共用1 個(gè)液壓泵站和回油管路的配置方案，具有技術(shù)上合理，經(jīng)濟(jì)性更好的優(yōu)點(diǎn)，本次改造增加了1套液壓控制閥組和電氣控制系統(tǒng)，通過(guò)2 套系統(tǒng)的切換，在不停機(jī)的情況下，可對(duì)控制閥組進(jìn)行消缺，使該方案更加完善，從而也有效提高了設(shè)備的液壓及電氣控制水平。