溧陽(yáng)抽水蓄能電站進(jìn)水球閥動(dòng)水關(guān)閉試驗(yàn)

溧陽(yáng)抽水蓄能電站進(jìn)水球閥動(dòng)水關(guān)閉試驗(yàn)宋明亮;曹揚(yáng);告B斌;馮沁【摘要】水電站進(jìn)水球閥需在最不利的情況和最大流量下都能動(dòng)水關(guān)閉，為驗(yàn)證進(jìn)水球閥動(dòng)水關(guān)閉能力，選擇溧陽(yáng)抽水蓄能電站6號(hào)機(jī)組進(jìn)行了球閥動(dòng)水關(guān)閉試驗(yàn).結(jié)果表明,球閥在導(dǎo)葉不關(guān)閉的情況下能夠可靠關(guān)閉，且球閥及相關(guān)設(shè)備未產(chǎn)生有害變形和損壞.【期刊名稱】《水力發(fā)電》【年(卷)，期】2018(044)010【總頁(yè)數(shù)】3頁(yè)(P78-80)【關(guān)鍵詞】球閥;動(dòng)水關(guān)閉;水擊;抗振性能;溧陽(yáng)抽水蓄能電站【作者】宋明亮漕揚(yáng)湖斌;馮沁【作者單位】江蘇國(guó)信溧陽(yáng)抽水蓄能發(fā)電有限公司，江蘇溧陽(yáng)213334;江蘇方天電力技術(shù)有限公司，江蘇南京211102;江蘇國(guó)信溧陽(yáng)抽水蓄能發(fā)電有限公司，江蘇溧陽(yáng)213334;江蘇國(guó)信溧陽(yáng)抽水蓄能發(fā)電有限公司，江蘇溧陽(yáng)213334【正文語(yǔ)種】中文【中圖分類】TV732.7(253)0引言進(jìn)水球閥是水輪發(fā)電機(jī)組的重要組成部分，當(dāng)機(jī)組或調(diào)速系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，進(jìn)水球閥需要在動(dòng)水條件下緊急關(guān)閉，以防止機(jī)組飛逸，避免事故擴(kuò)大。因此，進(jìn)水球閥在緊急情況下能夠動(dòng)水關(guān)閉，是水輪發(fā)電機(jī)組安全可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。GB/T14478—2012《大中型水輪機(jī)進(jìn)水閥門(mén)基本技術(shù)條件》中規(guī)定：〃機(jī)組在任何運(yùn)行工況下，進(jìn)水閥門(mén)應(yīng)能動(dòng)水關(guān)閉且不產(chǎn)生有害振動(dòng)”。動(dòng)水關(guān)閉球閥瞬間，由于水擊作用，球閥上游壓力會(huì)急劇變化，壓力鋼管動(dòng)應(yīng)力陡增，有爆裂的風(fēng)險(xiǎn)；球閥本體和機(jī)組也會(huì)產(chǎn)生劇烈振動(dòng)，影響機(jī)組的安全運(yùn)行［1］；此外，機(jī)組轉(zhuǎn)速上升率、蝸殼最大壓力上升值及尾水真空度等參數(shù)必須滿足水輪機(jī)調(diào)保計(jì)算要求。溧陽(yáng)抽水蓄能電站引水系統(tǒng)采用“一洞三機(jī)”布置形式，每臺(tái)機(jī)組進(jìn)口均布置有1臺(tái)進(jìn)水閥，全廠共6臺(tái)，本次試驗(yàn)對(duì)象為6號(hào)機(jī)組球閥。進(jìn)水閥主要由上游延伸管、閥體、伸縮節(jié)、接力器、油壓裝置、管路及自動(dòng)化元件等附件組成。機(jī)組與球閥基本參數(shù)：水輪機(jī)額定出力250MW、水輪機(jī)額定水頭259m、水輪機(jī)額定轉(zhuǎn)速300r/min、水輪機(jī)額定流量110.5m3/s、球閥進(jìn)出口內(nèi)徑3050mm、球閥接力器行程1919.3mm、球閥接力器額定工作壓力6.3MPa、球閥正常關(guān)閉時(shí)間51s。1動(dòng)水關(guān)閉試驗(yàn)1.1必要條件各系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行正常，電氣和機(jī)械保護(hù)功能投入并動(dòng)作正確，電氣過(guò)速和機(jī)械過(guò)速保護(hù)可靠動(dòng)作。開(kāi)機(jī)前，檢查錐管層球閥閥芯排水閥、球閥閥芯排氣閥、蝸殼排水工作閥、壓力鋼管排水上游側(cè)檢修隔離閥、壓力鋼管排水針閥、壓力鋼管排水下游側(cè)檢修隔離閥均處于關(guān)閉狀態(tài)。球閥檢修密封在退出狀態(tài)，球閥操作及控制油管路已加固；試驗(yàn)前，檢查球閥開(kāi)關(guān)程序，應(yīng)避免活門(mén)未到全關(guān)位置時(shí)投入工作密封；避免工作密封未退出時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)活門(mén)；球閥旁通閥保持關(guān)閉。⑷球閥系統(tǒng)和調(diào)速器系統(tǒng)緊急關(guān)閉回路正常。⑸上庫(kù)2號(hào)塔8扇閘門(mén)、下庫(kù)2號(hào)閘門(mén)及6號(hào)機(jī)尾水閘門(mén)控制方式在遠(yuǎn)方位置，閘門(mén)在全開(kāi)狀態(tài)。1.2試驗(yàn)項(xiàng)目主要包括空載動(dòng)水關(guān)閉球閥試驗(yàn)、發(fā)電帶50%負(fù)荷動(dòng)水關(guān)閉球閥試驗(yàn)和發(fā)電帶100%負(fù)荷動(dòng)水關(guān)閉球閥試驗(yàn)，按照負(fù)荷由小到大逐步進(jìn)行。每次動(dòng)水關(guān)球閥試驗(yàn)后，都應(yīng)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估，確認(rèn)所有的數(shù)據(jù)在設(shè)計(jì)安全的范圍內(nèi)，并對(duì)球閥及壓力鋼管進(jìn)行常規(guī)檢查。1.3試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)布置試驗(yàn)前，安裝相關(guān)測(cè)點(diǎn)儀器。測(cè)試數(shù)據(jù)主要有球閥上下游壓力、尾水進(jìn)出口壓力、球閥水平垂直振動(dòng)、球閥水平位移、球閥接力器開(kāi)關(guān)腔壓力、導(dǎo)葉進(jìn)出口壓力等。1.4試驗(yàn)步驟6號(hào)機(jī)組發(fā)電工況帶250MW負(fù)荷運(yùn)行，監(jiān)測(cè)機(jī)組振動(dòng)擺度和軸瓦溫度正常后，向調(diào)度申請(qǐng)進(jìn)行球閥動(dòng)水關(guān)閉試驗(yàn)。試驗(yàn)人員做好錄波準(zhǔn)備，各處監(jiān)測(cè)人員對(duì)試驗(yàn)過(guò)程中設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)視；若發(fā)現(xiàn)異常，則立即上報(bào)。調(diào)度許可試驗(yàn)后，將調(diào)速器電氣柜控制方式切到SPC手動(dòng)，導(dǎo)葉開(kāi)度保持不變。同時(shí)，在球閥控制柜上將導(dǎo)葉全關(guān)信號(hào)短接。在機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)中閉鎖球閥異常關(guān)閉保護(hù)。檢查機(jī)械剎車(chē)控制方式切至手動(dòng)，保持退出狀態(tài)。球閥控制方式切至手動(dòng)位置，現(xiàn)地手動(dòng)關(guān)閉球閥；檢查機(jī)組是否有異常聲響，當(dāng)機(jī)組有功功率小于125MW時(shí)，手動(dòng)按下緊急事故停機(jī)按鈕，檢查導(dǎo)葉正常關(guān)閉，檢查錄波數(shù)據(jù)完整。手動(dòng)復(fù)歸事故停機(jī)信號(hào)并隔離機(jī)組，對(duì)6號(hào)機(jī)組進(jìn)行全面檢查。2試驗(yàn)結(jié)果分析以發(fā)電帶100%負(fù)荷動(dòng)水關(guān)閉球閥試驗(yàn)過(guò)程為例。動(dòng)水關(guān)閉球閥試驗(yàn)相關(guān)參數(shù)：試驗(yàn)前負(fù)荷253MW、最大轉(zhuǎn)速302r/min（標(biāo)準(zhǔn)要求＜435r/min）、球閥關(guān)閉時(shí)間45s（標(biāo)準(zhǔn)要求45~55s）、球閥上游壓力最大值3324kPa、接力器開(kāi)腔壓力最大值7.87MPa、尾水管進(jìn)口壓力最小值572kPa（標(biāo)準(zhǔn)要求＞100kPa）、蝸殼最大壓力3.22MPa（標(biāo)準(zhǔn)要求＜4.65MPa）、球閥水平位移最大值1.83mm（標(biāo)準(zhǔn)要求＜4.51mm）、球閥水平方向振動(dòng)最大值281pm、球閥垂直方向振動(dòng)最大值304口m、噪音110dB。試驗(yàn)時(shí)，上庫(kù)水位271.8m，下庫(kù)水位7.8m，毛水頭264.0m。球閥上下游壓力見(jiàn)圖1。尾水進(jìn)出口壓力見(jiàn)圖2。球閥水平垂直振動(dòng)見(jiàn)圖3。球閥水平位移見(jiàn)圖4。導(dǎo)葉進(jìn)出口壓力見(jiàn)圖5。圖1球閥上下游壓力圖2尾水進(jìn)出口壓力圖3球閥水平垂直振動(dòng)圖4球閥水平位移圖5導(dǎo)葉進(jìn)出口壓力球閥關(guān)閉時(shí)間為45s，試驗(yàn)過(guò)程中機(jī)組轉(zhuǎn)速上升很小，最高轉(zhuǎn)速302r/min。由圖1~5可知，在關(guān)球閥過(guò)程中，出現(xiàn)了很大的壓力脈動(dòng)，機(jī)組及球閥產(chǎn)生振動(dòng)，球閥本體水平方向振動(dòng)最大值281pm，垂直方向振動(dòng)最大值304pm,機(jī)組和球閥未出現(xiàn)明顯的有害變形或損壞現(xiàn)象，各項(xiàng)壓力指標(biāo)均在安全范圍內(nèi)。球閥水平方向位移最大值為1.83mm，小于球閥水平方向位移允許值4.51mm。球閥接力器開(kāi)關(guān)腔最大壓力7.87MPa,大于接力器設(shè)計(jì)壓力7.5MPa，但持續(xù)時(shí)間很短，影響不大。球閥開(kāi)度逐漸減小后，球閥處過(guò)流面變窄，過(guò)流條件變差，球閥振動(dòng)逐漸增大，球閥上游側(cè)壓力逐漸增大，球閥下游側(cè)、蝸殼及尾水壓力逐漸減小。當(dāng)負(fù)荷降至125MW時(shí)，導(dǎo)葉快速關(guān)閉，從而出現(xiàn)了水擊現(xiàn)象，導(dǎo)致蝸殼及球閥下游側(cè)壓力快速上升并出現(xiàn)很大的壓力脈動(dòng)現(xiàn)象，水擊產(chǎn)生的壓力脈動(dòng)通過(guò)活動(dòng)導(dǎo)葉傳至機(jī)組頂蓋，造成機(jī)組劇烈振動(dòng)［2］；同時(shí)，由于水流被快速截?cái)?，在〃反水擊”作用下，尾水進(jìn)出口壓力快速上升；球閥上游側(cè)也出現(xiàn)水擊現(xiàn)象，球閥上游側(cè)壓力上升并出現(xiàn)壓力脈動(dòng)，造成球閥產(chǎn)生很大的振動(dòng)，并出現(xiàn)一定的水平位移。3結(jié)語(yǔ)從溧陽(yáng)抽水蓄能電站進(jìn)水球閥動(dòng)水關(guān)閉試驗(yàn)結(jié)果可知，6號(hào)機(jī)組球閥動(dòng)水關(guān)閉試驗(yàn)指標(biāo)滿足機(jī)組最大轉(zhuǎn)速應(yīng)不大于435r/min、蝸殼進(jìn)口中心線處的最大壓力值應(yīng)不大于4.65MPa、尾水管進(jìn)口最小內(nèi)水壓力不小于0.1MPa的要求，各項(xiàng)數(shù)據(jù)符合《溧陽(yáng)抽水蓄能電站球閥動(dòng)水關(guān)閉水力過(guò)渡過(guò)程計(jì)算報(bào)告》要求。因此，溧陽(yáng)抽水蓄能電站6號(hào)機(jī)組球閥具備動(dòng)水關(guān)閉能力，可以確保電站廠房及