fc型主配壓閥在大型及超大型機組調(diào)速器中的應用

fc型主配壓閥在大型及超大型機組調(diào)速器中的應用

0主配壓閥調(diào)速器當壩位于四川省攀枝花市，是雅江流域的末級站，配備四臺發(fā)動機，最大容量為150mw。若水電站屬于擔負調(diào)峰任務的大型電站,機組啟停及負荷的調(diào)整比較頻繁,對調(diào)速器性能要求非常高。為提高系統(tǒng)穩(wěn)定性,設計采用進口主配壓閥。發(fā)達國家的電網(wǎng)較大,自動化水平和設備可靠性高,調(diào)速器故障率低,而且即便出現(xiàn)故障,也可立即停機,因此并未設計純手動操作及斷電自復中功能。而我國電力系統(tǒng)要求調(diào)速器必須具有純手動操作功能,并且在出現(xiàn)故障或電源消失時調(diào)速器能保持斷電前的狀態(tài),并維持開度和功率不變。因此我們需要在保留FC閥制造精度的前提下,對主配壓閥適當改造并增加必要的部件,以保證FC閥能滿足國內(nèi)電站要求。1fc閥結構介紹1.1fc閥的原理軸流轉漿式機組有兩套主配壓閥,而本次的改造僅僅針對導葉主配壓閥。若水電站調(diào)速器導葉主配壓閥型號為FC20000,閥芯直徑為250mm。導葉主配的具體結構如圖1所示。通過圖1我們可以看出,FC型主配壓閥實際是一個三位四通兩端液控的換向閥。其控制原理在于:兩個液控端液控面積不一樣,一面大一面小。小的一面稱為恒壓端,在正常工作時,只要主配壓閥輔助控制油路閥門打開,恒壓端就通有壓力油;大的一面稱為控制端,其壓力油來自主配壓閥的先導控制部分。當控制端通壓力油,由于受力面積大,主配向左移動,接力器往開機方向;當控制端通回油,在恒壓端壓力油作用下,主配閥芯向右移動,接力器往關機方向。恒壓端有六角螺栓用于調(diào)整開機時間,當螺桿往外擰,閥芯往左位移極限越大,主操作油過流量越大,開機越快;控制端組件中有關機時間調(diào)整機構,外側螺桿往外旋越多,閥芯往右位移極限越大,主操作油過流量越大,關機越快;反之,減小開關機時間。FC閥分段關閉裝置也在控制端,當機組關閉過程中到達拐點時,分段關閉裝置的壓力油投入,此時閥芯在右端的極限位置縮小,主操作油過流量減小,關機速度變慢。FC閥的主要優(yōu)點在于采用獨特的水平布置,閥芯具有較快速的響應性能;其次配壓閥的遮程非常小,一般小于0.2mm,具有很高的控制精度,另外閥套上設計有工字型開口及不同數(shù)量的圓孔(與流量相匹配),閥具有很高的線性度;整個閥體采用了鑄造結構,具有非常平滑的液壓油流道,大大降低了動態(tài)調(diào)節(jié)過程中的液壓沖擊。而且閥體自帶分段關閉裝置,控制方式簡單,結構緊湊。1.2分段關閉裝置的改造FC閥為美國GE公司設計生產(chǎn),主要面對國外市場,而國外電網(wǎng)與國內(nèi)又有所不同,FC閥并沒有針對國內(nèi)要求設計斷電自復中機構;另外手動控制時也不能采用純液壓方式,需要有可靠的電氣閉環(huán)手動控制單元。為了更好發(fā)揮FC閥的功能,我們根據(jù)國內(nèi)實際情況,將分段關閉裝置適當改造。原理很簡單,就是將恒壓端組件的內(nèi)側螺栓向內(nèi)旋,使得分段關閉裝置可以將主配閥芯頂?shù)街虚g位,這樣當分段關閉裝置通壓力油的時候,閥芯就會回到中間位置,從而實現(xiàn)定中的作用,根據(jù)其作用的改變,我們將此裝置重新命名為定中缸。定中缸的重新設計使得自復中和純手動操作功能得以實現(xiàn),具體工作原理在第二節(jié)會詳細介紹。而閥體本身自帶的分段關閉作用將通過外接分段關閉裝置來實現(xiàn),具體工作原理見第三節(jié)。2sv1、sv2從圖2我們可以看出,若水電站的調(diào)速器導葉液壓控制系統(tǒng)包括兩個伺服比例閥SV1、SV2,切換閥EV1(切換伺服比例閥),手動增減輔助閥EV2,掉電自復中切換閥EV3(同時也是手動增減輔助閥),手動增加閥EV4,手動減少閥EV5,緊急停機閥EV6、HV及主配壓閥FC20000。2.1ev1加害保護閥sv11)正常情況下,微機通過伺服比例閥SV1控制主配FC來控制接力器的開關狀態(tài)。2)若伺服比例閥SV1故障,微機自動控制EV1切換到a端工作,伺服比例閥SV2工作,正常操作導葉接力器。3)系統(tǒng)具有緊急停機閥,當操作緊急停機按鈕,電磁閥EV6工作于a端,主配壓閥控制腔直接通回油,定中缸控制腔也通回油,由于主配左腔恒壓腔一直通壓力油,導葉往關方向運動,實現(xiàn)緊急停機。2.2ev3回油掉電自復中功能是通過切換閥EV3來控制的,EV3為兩位三通單線圈電磁換向閥,系統(tǒng)正常工作時,電磁線圈常帶電,EV3工作于a端,定中缸DZ的控制腔通回油,自復中功能未投入;當系統(tǒng)掉電的情況下,EV3電磁線圈失電,在彈簧力作用下,EV3切換到b端工作,定中缸DZ控制腔通壓力油,使主配閥芯保持在中間位置,接力器保持在掉電前的位置,實現(xiàn)了掉電自復中功能。2.3單設備工作原理在自動控制環(huán)節(jié)還沒有完善或自動失靈的情況下,如果需要動作接力器,則可以通過手動回路來實現(xiàn)。手動控制功能,由手動增減輔助閥EV2、EV3,手動增加閥EV4,手動減少閥EV5組成。液壓調(diào)節(jié)柜切手動后,手動增減輔助閥EV3換向,定中缸DZ的控制腔為壓力油,使主配處于中間位置。然后,手動增減輔助閥EV2換向,主配壓閥FC控制腔通回油。操作手動增加閥EV4,控制腔通壓力油,主配往開方向動作,接力器開啟;操作手動減少閥EV5,定中缸DZ的控制腔為回油,主配往關方向動作,接力器關閉。3塊、分段關閉若水電站加裝的分段關閉裝置主要包括:分段關閉裝置本體、分段關閉液壓集成塊、分段關閉楔形板。其中,分段關閉裝置本體串聯(lián)安裝于接力器開操作油管上,分段關閉液壓集成塊安裝于接力器旁,分段關閉楔形板安裝在接力器活塞桿上,與活塞桿隨動。分段關閉裝置采用電氣與機械雙冗余的拐點判斷方式。3.1分段關閉裝置動作時,分段關閉裝置是否可以正常分段關閉裝置本體由插裝閥C5、C6、液控換向閥V3及電磁換向閥V2組成,具體如圖3所示:V3的液控端接受來自電磁換向閥V2、分段關閉裝置液壓集成塊的拐點位置液壓信號,當液控閥V3的液控端接通回油時,分段關閉裝置投入,當液控閥V3的液控端接通壓力油時,分段關閉裝置退出。壓力繼電器KD可用于分段關閉裝置動作時的報警。分段關閉裝置退出時:插裝閥C5和C6的控制端均通回油,C5、C6閥芯打開,接力器在開機和關機過程中,油路均不受插裝閥節(jié)流,接力器關閉速率不受影響。分段關閉裝置投入時:插裝閥C5控制端通壓力油,C5關閉,插裝閥C6的控制端通回油,C6打開。關機過程中,油路只能通過插裝閥C6回到回油箱,可以調(diào)節(jié)插裝閥C6的閥芯開口大小來調(diào)節(jié)接力器關閉速率。這里有一點需要注意,分段關閉的輔助油路取自關操作油管,而并非直接來自壓力罐的輔助操作油路,這是因為曾經(jīng)有電站出現(xiàn)以下情況,由于調(diào)保計算巧合,空載開度正好在分段關閉拐點上,機械拐點無法識別是開機過程還是關機過程,處于拐點范圍內(nèi)即觸發(fā),所以開機過程空載狀態(tài)不穩(wěn)定,一會兒快一會兒慢。針對這一情況,我們?nèi)羲娬菊{(diào)速器分段關閉裝置設計中,將分段關閉裝置輔助壓力油(C5液控端壓力油源)取自關腔主操作油管(管路在關機過程通壓力油,開機過程通回油),讓分段關閉裝置只在關機過程作用,不影響開機過程。3.2分段關閉裝置投用電氣判斷:當接力器關閉至拐點位置時,電氣控制柜開出信號動作電磁閥V2(圖3中的V2),V2換向使得去分段關閉裝置本體的液壓信號由壓力油變?yōu)榛赜?分段關閉裝置投入。機械判斷:當接力器關閉至拐點位置時,安裝于接力器活塞桿上的楔形塊碰觸行程換向閥V1,使得去分段關閉裝置本體的液壓信號由壓力油變?yōu)榛赜?分段關閉裝置投入。分段關閉液壓閥集成塊如圖4所示:4分段關閉裝置通過FC閥在若水電站的應用,我們發(fā)現(xiàn),將分段關閉裝置調(diào)整為定中缸可