引言

小浪底水電站是黃河干流上一座大型水利樞紐工程,共裝設(shè)6臺(tái)300Mw的混流式水輪發(fā)電機(jī)組。機(jī)組冷卻水水源取自機(jī)組蝸殼水即壩前,采用減壓閥將壩前水壓由1.1~1.3MPa減壓至0.55MPa后供機(jī)組各部冷卻使用。近期,5#機(jī)組運(yùn)行過程中多次出現(xiàn)技術(shù)供水減壓閥在未有開、關(guān)指令的情況下突然開啟或關(guān)閉的異常情況,現(xiàn)針對這一異常情況加以分析。

1減壓閥(主閥)概況及原理

我廠技術(shù)供水采用的是720-55型減壓閥,作用是將閥前較高的水壓力降至較低的閥后壓力,且始終保持閥后的壓力不變(定壓)。該閥是一款液壓驅(qū)動(dòng)的隔膜式水力控制閥,其控制回路設(shè)有兩個(gè)常閉的電磁閥S10、S11,其中S10為減壓閥開啟電磁閥,S11為減壓閥關(guān)閉電磁閥,兩個(gè)電磁閥均為點(diǎn)觸控制。由于黃河水泥沙含量較高,在控制回路中有針對性地安裝了兩套過濾裝置,同時(shí)配置手動(dòng)反沖洗裝置,以確?？刂苹芈凡粫?huì)因泥沙而堵塞。

減壓閥(以下簡稱"主閥")開啟電磁閥S10收到開啟命令后,減壓閥前的壓力水經(jīng)過S10作用于水流加速器58HC,將其活塞打開,使主閥控制腔水經(jīng)導(dǎo)閥2HC流到主閥閥后,造成控制腔壓力減小,主閥開啟并開始調(diào)壓。導(dǎo)閥根據(jù)感應(yīng)到的主閥閥后壓力,調(diào)節(jié)其活塞的開度,進(jìn)而控制主閥控制腔的壓力變化使其作出開啟或關(guān)閉調(diào)節(jié),即:導(dǎo)閥開度越大,主閥控制腔壓力越小,主閥開度越大:反之,導(dǎo)閥開度越小,主閥控制腔壓力越大,主閥開度越小。

2控制回路動(dòng)作原理

如圖1所示,控制回路設(shè)有兩個(gè)常閉的電磁閥S10、S11,其中S10為減壓閥開啟電磁閥,S11為減壓閥關(guān)閉電磁閥,兩個(gè)電磁閥均為點(diǎn)觸控制。當(dāng)開啟電磁閥S10接收到開啟命令時(shí),S10勵(lì)磁導(dǎo)通,減壓閥前的高壓水進(jìn)入水流加速器58HC的彈簧壓力腔,和彈簧彈力共同作用在加速器活塞上使活塞向下移動(dòng),主閥控制腔中的水通過加速器A口流入,從C口流出,經(jīng)導(dǎo)閥#2HC的A口進(jìn)入導(dǎo)閥,從C口流出,通過手閥2進(jìn)入主閥閥后,

由于主閥控制腔壓力減小,主閥閥前水壓力大于減壓閥本體內(nèi)彈簧彈力和控制腔壓力之和,減壓閥打開。

圖1 減壓閥控制原理圖

主閥運(yùn)行過程中導(dǎo)閥#2HC感應(yīng)主閥閥后壓力,當(dāng)閥后壓力升高超過導(dǎo)閥設(shè)置壓力值時(shí),導(dǎo)閥活塞向上動(dòng)作,A口水流速降低,導(dǎo)致主閥控制腔憋壓壓力增大,在主閥本體彈簧彈力和控制腔水壓力的共同作用下減壓閥緩慢關(guān)閉,從而使主閥閥后壓力降低至導(dǎo)閥設(shè)置值。當(dāng)主閥閥后壓力低于導(dǎo)閥設(shè)置值時(shí),導(dǎo)閥活塞向下動(dòng)作,釋放主閥控制腔中累積的壓力,主閥調(diào)節(jié)開啟。當(dāng)需要關(guān)閉主閥時(shí),s11關(guān)閉電磁閥收到關(guān)閉令后勵(lì)磁導(dǎo)通,水流加速器58HC的彈簧壓力腔中的水通過s11排出,使得水流加速器隔膜上腔壓力減小,下腔壓力大于上腔彈簧彈力,水流加速器活塞上移,關(guān)閉A口、C口,主閥閥前高壓水經(jīng)過控制回路中針閥5的調(diào)節(jié)以一定的流速進(jìn)入主閥控制腔,造主閥控制腔內(nèi)壓力逐漸增大,與其體內(nèi)彈簧彈力形成的合力大于主閥閥前水壓力,主閥緩慢關(guān)閉。

3故障原因分析

通過對720-55型減壓閥動(dòng)作原理的分析,我們知道:主閥要關(guān)閉,需要導(dǎo)閥活塞向上動(dòng)作關(guān)閉A口、C口以減小主閥控制腔的排水量,使本體控制腔壓力增大。結(jié)合機(jī)組技術(shù)供水減壓閥在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的故障現(xiàn)象,減壓閥的異常開關(guān)大致由以下三種原因造成:

(1)水流加速器兩腔體之間存在串壓的可能;

(2)電磁閥因發(fā)卡,存在內(nèi)漏情況;

(3)針閥5調(diào)節(jié)的壓力水給水量與導(dǎo)閥設(shè)定的主閥控制腔排水量相當(dāng),當(dāng)主閥閥后壓力突然增大時(shí),導(dǎo)閥活塞桿動(dòng)作,使主閥控制腔排水量小于針閥供水量,造成主閥控制腔壓力變大,主閥關(guān)閉。

原因一:水流加速器兩腔體存在串壓,上腔壓力水進(jìn)入下腔后造成活塞桿動(dòng)作,A口、C口關(guān)閉,導(dǎo)致主閥關(guān)閉。此原因主閥關(guān)閉后沒有開閥命令,主閥不能開啟。

原因二:s11關(guān)閉電磁閥發(fā)生卡澀,造成水流加速器彈簧壓力腔壓力水通過s11泄漏,壓力減小造成活塞桿動(dòng)作,A口、C口關(guān)閉,導(dǎo)致主閥關(guān)閉。此原因主閥關(guān)閉后沒有開閥命令,主閥不能開啟。

原因三:主閥閥后壓力瞬間增大,導(dǎo)閥活塞桿動(dòng)作,使主閥控制腔排水量小于針閥供水量,造成主閥控制腔壓力變大,主閥關(guān)閉,但因水流加速器活塞一直在開啟狀態(tài),所以主閥在瞬間關(guān)閉后由于閥后壓力減小,導(dǎo)閥瞬間開啟,主閥控制腔壓力及時(shí)釋放,主閥就會(huì)立即開啟。

主閥自動(dòng)開關(guān)后供水流量變化曲線如圖2所示。

圖2 主閥自動(dòng)開關(guān)后供水流量變化曲線

曾經(jīng)出現(xiàn)的減壓閥主閥運(yùn)行過程中自動(dòng)關(guān)閉必須得發(fā)開啟令開啟現(xiàn)象可能是原因一、原因二所致,近期出現(xiàn)的自動(dòng)關(guān)閉、自動(dòng)開啟是原因三造成的。

將兩個(gè)故障現(xiàn)象聯(lián)系起來分析,我們可以知道,如果水流加速器兩個(gè)壓力腔存在串壓,彈簧腔壓力大于其下腔壓力,經(jīng)過長時(shí)間運(yùn)行,彈簧腔壓力會(huì)串入下腔,水流加速器關(guān)閉,主閥控制腔憋壓自動(dòng)關(guān)閉。由于沒有開閥令,水流加速器彈簧腔壓力未發(fā)生變化,關(guān)閉的A口、C口無法打開,主閥控制腔無法釋放減壓,故主閥無法開啟。因此,可以排除故障原因一:水流加速器兩腔沒有串壓,造成主閥關(guān)閉的原因不是水流加速器故障。所以,前期主閥自動(dòng)關(guān)閉故障原因可能是因?yàn)殡姶砰y發(fā)卡造成內(nèi)漏導(dǎo)致。

近期主閥瞬間關(guān)閉、瞬間開啟故障可能是因?yàn)獒橀y5調(diào)節(jié)的壓力水給水量與導(dǎo)閥設(shè)定的主閥控制腔排水量相當(dāng),導(dǎo)閥調(diào)節(jié)靈敏造成的。

近日,檢修人員針對上述故障原因,針對性地對電磁閥、導(dǎo)閥進(jìn)行了分解清洗,并將導(dǎo)閥開度(減壓壓力設(shè)定值)調(diào)大,相當(dāng)于加大了主閥控制腔的排水流量,之后上述故障現(xiàn)象再未出現(xiàn),但仍需后續(xù)進(jìn)一步觀察。

4結(jié)語

通過對減壓閥故障原因的分析,我們了解了其控制回路的動(dòng)作原理,這也是一次很好的學(xué)習(xí)提高過程,為我們今后減壓閥故障原因的查找奠定了基礎(chǔ)。