fc型主配壓閥在大型及超大型機(jī)組調(diào)速器中的應(yīng)用

fc型主配壓閥在大型及超大型機(jī)組調(diào)速器中的應(yīng)用

0主配壓閥調(diào)速器當(dāng)壩位于四川省攀枝花市，是雅江流域的末級(jí)站，配備四臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，最大容量為150mw。若水電站屬于擔(dān)負(fù)調(diào)峰任務(wù)的大型電站,機(jī)組啟停及負(fù)荷的調(diào)整比較頻繁,對(duì)調(diào)速器性能要求非常高。為提高系統(tǒng)穩(wěn)定性,設(shè)計(jì)采用進(jìn)口主配壓閥。發(fā)達(dá)國(guó)家的電網(wǎng)較大,自動(dòng)化水平和設(shè)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(jī),因此并未設(shè)計(jì)純手動(dòng)操作及斷電自復(fù)中功能。而我國(guó)電力系統(tǒng)要求調(diào)速器必須具有純手動(dòng)操作功能,并且在出現(xiàn)故障或電源消失時(shí)調(diào)速器能保持?jǐn)嚯娗暗臓顟B(tài),并維持開(kāi)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(duì)主配壓閥適當(dāng)改造并增加必要的部件,以保證FC閥能滿足國(guó)內(nèi)電站要求。1fc閥結(jié)構(gòu)介紹1.1fc閥的原理軸流轉(zhuǎn)漿式機(jī)組有兩套主配壓閥,而本次的改造僅僅針對(duì)導(dǎo)葉主配壓閥。若水電站調(diào)速器導(dǎo)葉主配壓閥型號(hào)為FC20000,閥芯直徑為250mm。導(dǎo)葉主配的具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。通過(guò)圖1我們可以看出,FC型主配壓閥實(shí)際是一個(gè)三位四通兩端液控的換向閥。其控制原理在于:兩個(gè)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(shí),只要主配壓閥輔助控制油路閥門(mén)打開(kāi),恒壓端就通有壓力油;大的一面稱為控制端,其壓力油來(lái)自主配壓閥的先導(dǎo)控制部分。當(dāng)控制端通壓力油,由于受力面積大,主配向左移動(dòng),接力器往開(kāi)機(jī)方向;當(dāng)控制端通回油,在恒壓端壓力油作用下,主配閥芯向右移動(dòng),接力器往關(guān)機(jī)方向。恒壓端有六角螺栓用于調(diào)整開(kāi)機(jī)時(shí)間,當(dāng)螺桿往外擰,閥芯往左位移極限越大,主操作油過(guò)流量越大,開(kāi)機(jī)越快;控制端組件中有關(guān)機(jī)時(shí)間調(diào)整機(jī)構(gòu),外側(cè)螺桿往外旋越多,閥芯往右位移極限越大,主操作油過(guò)流量越大,關(guān)機(jī)越快;反之,減小開(kāi)關(guān)機(jī)時(shí)間。FC閥分段關(guān)閉裝置也在控制端,當(dāng)機(jī)組關(guān)閉過(guò)程中到達(dá)拐點(diǎn)時(shí),分段關(guān)閉裝置的壓力油投入,此時(shí)閥芯在右端的極限位置縮小,主操作油過(guò)流量減小,關(guān)機(jī)速度變慢。FC閥的主要優(yōu)點(diǎn)在于采用獨(dú)特的水平布置,閥芯具有較快速的響應(yīng)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(shè)計(jì)有工字型開(kāi)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(gè)閥體采用了鑄造結(jié)構(gòu),具有非常平滑的液壓油流道,大大降低了動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)過(guò)程中的液壓沖擊。而且閥體自帶分段關(guān)閉裝置,控制方式簡(jiǎn)單,結(jié)構(gòu)緊湊。1.2分段關(guān)閉裝置的改造FC閥為美國(guó)GE公司設(shè)計(jì)生產(chǎn),主要面對(duì)國(guó)外市場(chǎng),而國(guó)外電網(wǎng)與國(guó)內(nèi)又有所不同,FC閥并沒(méi)有針對(duì)國(guó)內(nèi)要求設(shè)計(jì)斷電自復(fù)中機(jī)構(gòu);另外手動(dòng)控制時(shí)也不能采用純液壓方式,需要有可靠的電氣閉環(huán)手動(dòng)控制單元。為了更好發(fā)揮FC閥的功能,我們根據(jù)國(guó)內(nèi)實(shí)際情況,將分段關(guān)閉裝置適當(dāng)改造。原理很簡(jiǎn)單,就是將恒壓端組件的內(nèi)側(cè)螺栓向內(nèi)旋,使得分段關(guān)閉裝置可以將主配閥芯頂?shù)街虚g位,這樣當(dāng)分段關(guān)閉裝置通壓力油的時(shí)候,閥芯就會(huì)回到中間位置,從而實(shí)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(shè)計(jì)使得自復(fù)中和純手動(dòng)操作功能得以實(shí)現(xiàn),具體工作原理在第二節(jié)會(huì)詳細(xì)介紹。而閥體本身自帶的分段關(guān)閉作用將通過(guò)外接分段關(guān)閉裝置來(lái)實(shí)現(xiàn),具體工作原理見(jiàn)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(dǎo)葉液壓控制系統(tǒng)包括兩個(gè)伺服比例閥SV1、SV2,切換閥EV1(切換伺服比例閥),手動(dòng)增減輔助閥EV2,掉電自復(fù)中切換閥EV3(同時(shí)也是手動(dòng)增減輔助閥),手動(dòng)增加閥EV4,手動(dòng)減少閥EV5,緊急停機(jī)閥EV6、HV及主配壓閥FC20000。2.1ev1加害保護(hù)閥sv11)正常情況下,微機(jī)通過(guò)伺服比例閥SV1控制主配FC來(lái)控制接力器的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。2)若伺服比例閥SV1故障,微機(jī)自動(dòng)控制EV1切換到a端工作,伺服比例閥SV2工作,正常操作導(dǎo)葉接力器。3)系統(tǒng)具有緊急停機(jī)閥,當(dāng)操作緊急停機(jī)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(dǎo)葉往關(guān)方向運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)緊急停機(jī)。2.2ev3回油掉電自復(fù)中功能是通過(guò)切換閥EV3來(lái)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(shí),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(fù)中功能未投入;當(dāng)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(shí)現(xiàn)了掉電自復(fù)中功能。2.3單設(shè)備工作原理在自動(dòng)控制環(huán)節(jié)還沒(méi)有完善或自動(dòng)失靈的情況下,如果需要?jiǎng)幼鹘恿ζ?則可以通過(guò)手動(dòng)回路來(lái)實(shí)現(xiàn)。手動(dòng)控制功能,由手動(dòng)增減輔助閥EV2、EV3,手動(dòng)增加閥EV4,手動(dòng)減少閥EV5組成。液壓調(diào)節(jié)柜切手動(dòng)后,手動(dòng)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(dòng)增減輔助閥EV2換向,主配壓閥FC控制腔通回油。操作手動(dòng)增加閥EV4,控制腔通壓力油,主配往開(kāi)方向動(dòng)作,接力器開(kāi)啟;操作手動(dòng)減少閥EV5,定中缸DZ的控制腔為回油,主配往關(guān)方向動(dòng)作,接力器關(guān)閉。3塊、分段關(guān)閉若水電站加裝的分段關(guān)閉裝置主要包括:分段關(guān)閉裝置本體、分段關(guān)閉液壓集成塊、分段關(guān)閉楔形板。其中,分段關(guān)閉裝置本體串聯(lián)安裝于接力器開(kāi)操作油管上,分段關(guān)閉液壓集成塊安裝于接力器旁,分段關(guān)閉楔形板安裝在接力器活塞桿上,與活塞桿隨動(dòng)。分段關(guān)閉裝置采用電氣與機(jī)械雙冗余的拐點(diǎn)判斷方式。3.1分段關(guān)閉裝置動(dòng)作時(shí),分段關(guān)閉裝置是否可以正常分段關(guān)閉裝置本體由插裝閥C5、C6、液控?fù)Q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(lái)自電磁換向閥V2、分段關(guān)閉裝置液壓集成塊的拐點(diǎn)位置液壓信號(hào),當(dāng)液控閥V3的液控端接通回油時(shí),分段關(guān)閉裝置投入,當(dāng)液控閥V3的液控端接通壓力油時(shí),分段關(guān)閉裝置退出。壓力繼電器KD可用于分段關(guān)閉裝置動(dòng)作時(shí)的報(bào)警。分段關(guān)閉裝置退出時(shí):插裝閥C5和C6的控制端均通回油,C5、C6閥芯打開(kāi),接力器在開(kāi)機(jī)和關(guān)機(jī)過(guò)程中,油路均不受插裝閥節(jié)流,接力器關(guān)閉速率不受影響。分段關(guān)閉裝置投入時(shí):插裝閥C5控制端通壓力油,C5關(guān)閉,插裝閥C6的控制端通回油,C6打開(kāi)。關(guān)機(jī)過(guò)程中,油路只能通過(guò)插裝閥C6回到回油箱,可以調(diào)節(jié)插裝閥C6的閥芯開(kāi)口大小來(lái)調(diào)節(jié)接力器關(guān)閉速率。這里有一點(diǎn)需要注意,分段關(guān)閉的輔助油路取自關(guān)操作油管,而并非直接來(lái)自壓力罐的輔助操作油路,這是因?yàn)樵?jīng)有電站出現(xiàn)以下情況,由于調(diào)保計(jì)算巧合,空載開(kāi)度正好在分段關(guān)閉拐點(diǎn)上,機(jī)械拐點(diǎn)無(wú)法識(shí)別是開(kāi)機(jī)過(guò)程還是關(guān)機(jī)過(guò)程,處于拐點(diǎn)范圍內(nèi)即觸發(fā),所以開(kāi)機(jī)過(guò)程空載狀態(tài)不穩(wěn)定,一會(huì)兒快一會(huì)兒慢。針對(duì)這一情況,我們?nèi)羲娬菊{(diào)速器分段關(guān)閉裝置設(shè)計(jì)中,將分段關(guān)閉裝置輔助壓力油(C5液控端壓力油源)取自關(guān)腔主操作油管(管路在關(guān)機(jī)過(guò)程通壓力油,開(kāi)機(jī)過(guò)程通回油),讓分段關(guān)閉裝置只在關(guān)機(jī)過(guò)程作用,不影響開(kāi)機(jī)過(guò)程。3.2分段關(guān)閉裝置投用電氣判斷:當(dāng)接力器關(guān)閉至拐點(diǎn)位置時(shí),電氣控制柜開(kāi)出信號(hào)動(dòng)作電磁閥V2(圖3中的V2),V2換向使得去分段關(guān)閉裝置本體的液壓信號(hào)由壓力油變?yōu)榛赜?分段關(guān)閉裝置投入。機(jī)械判斷:當(dāng)接力器關(guān)閉至拐點(diǎn)位置時(shí),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(guān)閉裝置本體的液壓信號(hào)由壓力油變?yōu)榛赜?分段關(guān)閉裝置投入。分段關(guān)閉液壓閥集成塊如圖4所示:4分段關(guān)閉裝置通過(guò)FC閥在若水電站的應(yīng)用,我們發(fā)現(xiàn),將分段關(guān)閉裝置調(diào)整為定中缸可