白山電廠二期機(jī)組導(dǎo)葉分段關(guān)閉裝置的應(yīng)用

1、1862007年11月水電廠自動(dòng)化第4期總第l14期白山電廠二期機(jī)組導(dǎo)葉分段關(guān)閉裝置的應(yīng)用孔繁臣欒春林趙波(白山發(fā)電廠吉林省樺甸市132400)【摘要】主要講述分段關(guān)閉裝置的調(diào)整及導(dǎo)葉關(guān)閉時(shí)間的整定對(duì)機(jī)組安全運(yùn)行的影響，如何調(diào)整分段關(guān)閉裝置來(lái)整定導(dǎo)葉關(guān)閉時(shí)間，使得機(jī)組在甩負(fù)荷過(guò)程中，其水壓上升率和轉(zhuǎn)速上升率能否滿足調(diào)節(jié)保證計(jì)算?！娟P(guān)鍵詞】分段關(guān)閉裝置導(dǎo)葉關(guān)閉時(shí)間水壓上升率轉(zhuǎn)速上升率【數(shù)據(jù)庫(kù)分類號(hào)】SZ041概述在電網(wǎng)出現(xiàn)故障，機(jī)組突然甩

2、負(fù)荷時(shí)，調(diào)速器應(yīng)快速關(guān)閉導(dǎo)葉，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的調(diào)節(jié)過(guò)程，機(jī)組恢復(fù)到空載開(kāi)度。在調(diào)節(jié)過(guò)程中，水輪機(jī)的最高轉(zhuǎn)速值很重要，它影響到機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行和使用壽命。為此，要求導(dǎo)葉快速關(guān)閉。在甩負(fù)荷的同時(shí)，由于導(dǎo)葉的快速關(guān)閉，過(guò)水系統(tǒng)流量會(huì)急劇變化，以致產(chǎn)生水擊，即形成最大壓力上升或最大壓力下降，從而影響過(guò)水系統(tǒng)的安全。目前，采用導(dǎo)葉分段關(guān)閉裝置來(lái)協(xié)調(diào)水擊壓力和機(jī)組轉(zhuǎn)速的躍升。甩負(fù)荷時(shí)，盡管導(dǎo)葉全關(guān)閉時(shí)間相同，但采用不同的導(dǎo)葉關(guān)閉規(guī)律時(shí)，產(chǎn)生的水壓和轉(zhuǎn)速

3、上升率將不相同。理論分析表明，在一定的導(dǎo)葉關(guān)閉時(shí)間內(nèi)，存在著一種使水壓上升率最小的導(dǎo)葉關(guān)閉規(guī)律，這種關(guān)閉規(guī)律稱為最優(yōu)關(guān)閉規(guī)律，一般表現(xiàn)為一條不規(guī)則的曲線。雖然采用微機(jī)技術(shù)有可能實(shí)現(xiàn)最優(yōu)關(guān)閉，但是，從保證可靠性出發(fā)，目前還是采用機(jī)械液壓分段關(guān)閉裝置來(lái)逼近最優(yōu)關(guān)閉曲線。通常采用兩段折線關(guān)閉裝置，一般第一段關(guān)閉速度較大，第二段關(guān)閉速度較小。由于第一段關(guān)閉速度比直線關(guān)閉時(shí)的關(guān)閉速度大，對(duì)于降低轉(zhuǎn)速上升值有明顯的作用。同時(shí)，采用兩段關(guān)閉還可以減輕

4、或防止軸流式水輪機(jī)組的拾機(jī)現(xiàn)象。眾所周知，拐點(diǎn)的位置對(duì)水壓和轉(zhuǎn)速上升值有很大影響，根據(jù)電站對(duì)水壓和轉(zhuǎn)速上升值的要求，擇優(yōu)選擇拐點(diǎn)位置，兩段關(guān)閉規(guī)律由分段關(guān)閉裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于白山站二期引水鋼管比較長(zhǎng)，兩臺(tái)機(jī)組均采用分段關(guān)閉裝置進(jìn)行導(dǎo)葉關(guān)閉，為了滿足調(diào)節(jié)保證計(jì)算的要求，必須準(zhǔn)確確定出導(dǎo)葉的關(guān)閉時(shí)間，而分段關(guān)閉裝置直接決定著導(dǎo)葉關(guān)閉時(shí)間的長(zhǎng)短，因此分段關(guān)閉裝置的調(diào)整就尤為重要。11分段關(guān)閉裝置組成及用途分段關(guān)閉裝置由DG型凸輪機(jī)構(gòu)、PF型配壓

5、閥、JF型節(jié)流閥和L41H型節(jié)流閥組成。它裝于調(diào)速器和接力器之間的液壓管路上，位于水輪機(jī)層。在機(jī)組甩負(fù)荷，由調(diào)速器關(guān)機(jī)時(shí)，依靠裝置中各元件的整定和配合，使接力器的一段關(guān)閉規(guī)律改為二段關(guān)閉規(guī)律，即接力器活塞移動(dòng)的速度，前一段按調(diào)速器原整定的速度移動(dòng)，后一段按節(jié)流閥截流開(kāi)口整定的速度移動(dòng)，以達(dá)到改善機(jī)組的壓力上升和速率上升，減小機(jī)組拾機(jī)的目的。12基本數(shù)據(jù)工作油壓：40MPa配壓閥活塞行程：30mm收稿日期：2006—08—28；改回日期：

6、2007—09—29。維普資訊1882007年11月水電廠自動(dòng)化第4期第ll塑在靜水模擬調(diào)整的基礎(chǔ)上，機(jī)組充水后，進(jìn)行實(shí)際甩負(fù)荷試驗(yàn)，甩負(fù)荷的順序分別為：甩25％、50％、75、1009／5全負(fù)荷。在試驗(yàn)過(guò)程中，參照調(diào)節(jié)保證計(jì)算的要求，機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分的上抬情況和頂蓋下真空值的變化來(lái)適當(dāng)調(diào)整投入節(jié)流的時(shí)間和兩個(gè)節(jié)流閥的節(jié)流開(kāi)口。白山二期機(jī)組分段關(guān)閉裝置安裝運(yùn)行后，根據(jù)要求，在靜態(tài)模擬試驗(yàn)過(guò)程中，整定凸輪位置使得節(jié)流閥在30開(kāi)度時(shí)開(kāi)始節(jié)流，第

7、一段關(guān)機(jī)時(shí)間(節(jié)流前時(shí)間)為31S，第二段關(guān)機(jī)時(shí)間(節(jié)流時(shí)間)為122S，總關(guān)閉時(shí)間為153S。然而在機(jī)組充水后進(jìn)行甩負(fù)荷試驗(yàn)時(shí)，整定的關(guān)閉時(shí)間不能滿足調(diào)節(jié)保證計(jì)算的要求，水壓上升率和轉(zhuǎn)速上升率均超標(biāo)，嚴(yán)重威脅著機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。3問(wèn)題分析甩負(fù)荷工況是較少發(fā)生的，但在實(shí)際運(yùn)行中又是難以避免的。以調(diào)整過(guò)程而言，甩負(fù)荷不同于一般的負(fù)荷調(diào)整。在負(fù)荷調(diào)整的整個(gè)過(guò)渡過(guò)程中，機(jī)組均處于自動(dòng)調(diào)節(jié)狀態(tài)，而甩負(fù)荷時(shí)調(diào)速器的有關(guān)元件均達(dá)到最大極限位置，這

8、時(shí)候的調(diào)速器相當(dāng)于保護(hù)裝置，其作用是使機(jī)組立即關(guān)閉，避免發(fā)生更大的事故。到轉(zhuǎn)速降至額定轉(zhuǎn)速附近時(shí)才進(jìn)入自動(dòng)調(diào)節(jié)狀態(tài)。由于這種工況使機(jī)組和引水系統(tǒng)均處于最惡劣的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)機(jī)組和引水系統(tǒng)的影響最大，直接關(guān)系到電廠的安全，因此甩負(fù)荷試驗(yàn)是所有過(guò)渡過(guò)程試驗(yàn)中最重要的試驗(yàn)，新投產(chǎn)的機(jī)組或大修后的機(jī)組都必須進(jìn)行這項(xiàng)試驗(yàn)，以檢驗(yàn)水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，檢驗(yàn)調(diào)節(jié)參數(shù)的整定是否滿足調(diào)節(jié)保證計(jì)算的要求。甩全負(fù)荷時(shí)，水壓上升率、轉(zhuǎn)速上升率l3均不得超過(guò)調(diào)

9、節(jié)保證設(shè)計(jì)值，一般分別為g=30％～50和~=5o％6o％。白山二期機(jī)組在做甩負(fù)荷試驗(yàn)時(shí)，水壓上升率和轉(zhuǎn)速上升率不能滿足調(diào)節(jié)保證計(jì)算的要求，這是十分嚴(yán)重的問(wèn)題，可能造成引水壓力鋼管破裂的嚴(yán)重后果。經(jīng)過(guò)仔細(xì)查找資料，認(rèn)真分析研究，認(rèn)為問(wèn)題應(yīng)該出在拐點(diǎn)的位置上，也就是說(shuō)，現(xiàn)在的開(kāi)始節(jié)流位置不正確，即不應(yīng)該在309／6開(kāi)度時(shí)開(kāi)始節(jié)流。在30開(kāi)度開(kāi)始節(jié)流就意味著第一段(快關(guān)閉段)在31S內(nèi)要關(guān)掉導(dǎo)葉開(kāi)度的70，致使水壓上升很大，超出標(biāo)準(zhǔn)，而第二

10、段(慢關(guān)段)在122S內(nèi)則才關(guān)掉導(dǎo)葉開(kāi)度的30，這樣致使轉(zhuǎn)速上升率過(guò)大。因此，決定對(duì)凸輪位置進(jìn)行調(diào)整，從而改變拐點(diǎn)位置。經(jīng)過(guò)調(diào)整凸輪位置使得節(jié)流閥在65％導(dǎo)葉開(kāi)度的時(shí)候開(kāi)始節(jié)流，通過(guò)調(diào)整調(diào)速器關(guān)機(jī)時(shí)間螺母將第一段關(guān)閉時(shí)間(節(jié)流前時(shí)間)調(diào)整為29S，通過(guò)調(diào)整節(jié)流閥將第二段關(guān)閉時(shí)間(節(jié)流時(shí)間)調(diào)整為121S，總關(guān)閉時(shí)間為15s。關(guān)閉時(shí)間確定后，白山二期5號(hào)機(jī)組甩負(fù)荷試驗(yàn)時(shí)水壓、轉(zhuǎn)速記錄表見(jiàn)表1。表1白山二期5號(hào)機(jī)組甩負(fù)荷試驗(yàn)時(shí)水壓、轉(zhuǎn)速記錄

11、表機(jī)組所甩負(fù)荷蝸殼水壓(穩(wěn)定)蝸殼水壓(最大)最大轉(zhuǎn)速l5O~nv094Ma118MIPa120％n250~nv092Ma135MPa142n水壓上升率一(P一P1)／P1lOO9／6式中，f為甩負(fù)荷過(guò)渡過(guò)程中蝸殼進(jìn)口壓力的最大瞬時(shí)值；P為甩負(fù)荷后蝸殼進(jìn)口壓力的穩(wěn)定值。轉(zhuǎn)速上升率一(一‰)／n100武中，為甩負(fù)荷過(guò)渡過(guò)程中機(jī)組出現(xiàn)的最大瞬時(shí)轉(zhuǎn)速；。為甩負(fù)荷前的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定值；為機(jī)組的額定轉(zhuǎn)速。根據(jù)表1所測(cè)數(shù)值，通過(guò)公式計(jì)算所得水壓上升率和轉(zhuǎn)