電站供水組合式減壓閥

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之前介紹萬溯化學(xué)擴(kuò)建自立式減壓閥，現(xiàn)在介紹電站供水組合式減壓閥電站共安裝4臺單機(jī)額定容量為275MVA的水輪發(fā)電機(jī)組，電站總裝機(jī)1100MW。截止2014年5月1日，四臺機(jī)組相繼投產(chǎn)發(fā)電。機(jī)組技術(shù)供水系統(tǒng)水源取自水輪機(jī)蝸殼，并設(shè)置取水電動閥門，1號和2號機(jī)為一組，3號和4號機(jī)為一組。兩臺機(jī)組取水管道用電動閥門相互連通，互為備用。控制系統(tǒng)采用法國施耐德公司的TSXPremium系列PLC。 由于主軸密封的結(jié)構(gòu)原因，對機(jī)組技術(shù)供水系統(tǒng)提供的冷卻潤滑水的要求穩(wěn)定性很高，否則會影響機(jī)組正常，運(yùn)行甚至導(dǎo)致冷卻水中斷而發(fā)生干摩擦，導(dǎo)致主軸密封溫度高而燒毀機(jī)組。
  采取自流減壓供水方式的水電站，冷卻水要達(dá)到主軸密封所需要的技術(shù)要求，需要技術(shù)供水系統(tǒng)上有的減壓閥。ZJY46H組合式減壓閥就是一款非常的技術(shù)供水系統(tǒng)設(shè)備，它在供水系統(tǒng)上的運(yùn)行工況非常穩(wěn)定，在機(jī)組開停機(jī)以及甩負(fù)荷等復(fù)雜工況下，根據(jù)管道壓力和流量的變化自動調(diào)節(jié)出口壓力和流量，保證閥后的壓力和流量在整定值范圍內(nèi)，噪音值及波動值極小，而且在水電站的實(shí)際運(yùn)行中，

2電站供水組合式減壓閥系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

技術(shù)供水系統(tǒng)主要包括發(fā)電機(jī)空氣冷卻器(12臺水冷式)、推力軸承及導(dǎo)軸承油冷卻器、水輪機(jī)水導(dǎo)軸承油冷卻器、主變冷卻器等設(shè)備所需的冷卻用水和主軸密封用水。每臺機(jī)組均設(shè)有1套技術(shù)供水系統(tǒng)，包括1面技術(shù)供水控制柜、2面濾水器控制箱。其控制柜主要實(shí)現(xiàn)對兩臺濾水器DT1、DT2(1臺工作，1臺備用)，兩臺機(jī)組供水減壓閥DT3、DT4(1臺工作，1臺備用)，兩臺主變供水減壓閥DT5、DT6(1臺工作，1臺備用)及相關(guān)的技術(shù)供水電動閥門的控制(包括機(jī)組供水的正沖、反沖和主變供水的正沖、反沖);并對相關(guān)電磁流量計(jì)、壓力變送器等自動化元件進(jìn)行監(jiān)視、切換控制等。

2.1系統(tǒng)改造前的控制方式

2.1.1機(jī)組技術(shù)供水濾水器供水控制被控設(shè)備必須滿足操作條件，技術(shù)供水控制柜才能對其進(jìn)行自動控制。其中，濾水器控制方式為“遠(yuǎn)控”且*，故障信號包括濾水器發(fā)出的故障、堵塞信號和啟動失敗。正常運(yùn)行時開啟取水電動閥門1202，打開濾水器DT1進(jìn)出水閥1203、1204，開啟濾水器DT1。如DT1或1203、1204不滿足操作條件，則打開濾水器DT2進(jìn)出水閥1210、1211，開啟濾水器DT2。濾水器清洗時自動切換至另1路，工作與備用濾水器每周定期輪換1次。

2.1.2主變冷卻器供水控制正常運(yùn)行時控制方式在“遠(yuǎn)控”且*，打開主變供水1#減壓閥DT5進(jìn)水閥1270，開啟減壓閥DT5，減壓閥出口壓力或減壓閥進(jìn)口流量小于設(shè)定值，則打開主變供水2#減壓閥DT6進(jìn)水閥1272，開啟減壓閥DT6;同時關(guān)閉1#減壓閥DT5進(jìn)水閥1270和減壓閥DT5。工作與備用減壓閥每周定期輪換1次。主變冷卻器供排水總管相互切換，由雙向供水轉(zhuǎn)閥DF17'實(shí)現(xiàn)，分汛期和非汛期兩種方式實(shí)現(xiàn)輪換控制。

2.1.3機(jī)組供水控制機(jī)組開機(jī)運(yùn)行時，當(dāng)供水壓力值低于等于0.7MPa，同時相鄰機(jī)組運(yùn)行;供水壓力值高于0.7MPa時，電動閥門1201自動開啟。打開機(jī)組供水1#減壓閥DT3進(jìn)水閥1217，開啟減壓閥DT3，減壓閥出口壓力或減壓閥進(jìn)口流量小于設(shè)定值，則打開機(jī)組供水2#減壓閥DT4進(jìn)水閥1219，開啟減壓閥DT4，同時關(guān)閉1217電動閥和DT3減壓閥。工作與備用減壓閥每周定期輪換1次。機(jī)組正向供水時，開啟總管上的電動蝶閥1221和1223，關(guān)閉總管上的電動蝶閥1224和1222;反向供水時，開啟1224和1222，關(guān)閉1221和1223。正反向供水分汛期和非汛期實(shí)現(xiàn)輪換控制。

2.2PLC控制程序設(shè)計(jì)與設(shè)備實(shí)際運(yùn)行存在的問題

2.2.1PLC控制程序中對機(jī)組供水、主變供水、正反沖、四通閥正反沖實(shí)行自動定期輪換，并且分汛期和非汛期兩種方式進(jìn)行，而現(xiàn)場控制設(shè)備電動閥門可靠性不高，經(jīng)常開閥、關(guān)閥不到位，造成切換不成功易引起機(jī)組冷卻水中斷。

2.2.2PLC控制程序中對機(jī)組濾水器控制設(shè)計(jì)不是很合理，每次當(dāng)濾水器定時清洗或差壓清洗時，都會使1號濾水器與2號濾水器自動切換，切換頻率過于頻繁。且濾水器清洗、故障、堵塞等信號上位機(jī)無法監(jiān)視。

2.2.3PLC控制程序中對機(jī)組供水時流量低、壓力低切換至另1路供水，同時關(guān)閉原供水閥和減壓閥，容易造成當(dāng)流量低、壓力低時，另1路閥門未*打開就將原水源關(guān)閉，易引起機(jī)組冷卻水中斷。

2.3系統(tǒng)改造后的控制方式

2.3.1在觸摸屏上保留對所有技術(shù)供水系統(tǒng)電動閥門(1201－1閥除外)的單步操作按鈕。

2.3.2將2臺濾水器清洗、故障、堵塞信號;機(jī)組減壓閥前壓力低、機(jī)組減壓閥后壓力低、機(jī)組減壓閥前流量低、主變減壓閥前壓力低、主變減壓閥后壓力低、主變減壓閥前流量低、機(jī)組供水減壓閥DT3、DT4和主變供水減壓閥DT5、DT6的全關(guān)信號分別經(jīng)技術(shù)供水控制柜再送至機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)，便于運(yùn)行人員監(jiān)視。

2.3.3將機(jī)組供水控制邏輯進(jìn)行了修改，使2路機(jī)組供水只在開機(jī)過程中按開停機(jī)次數(shù)自動進(jìn)行輪換。取消所有被控設(shè)備的自動定期輪換。取消2臺濾水器的遠(yuǎn)方自動控制，由濾水器現(xiàn)地自動/手動控制。在觸摸屏上增加了機(jī)組正反沖成組操作、主變供水成組操作、主變四通閥成組操作。

2.3.4將觸摸屏進(jìn)行優(yōu)化，使操作方法簡便、靈活、可靠。技術(shù)供水系統(tǒng)單步操作界面如圖1所示，成組操作界面如圖2所示。
水電站的技術(shù)供水系統(tǒng)由水輪發(fā)電機(jī)組軸承、發(fā)電機(jī)的冷卻水系統(tǒng)組成，該系統(tǒng)直接影響到機(jī)組運(yùn)行的安全性及電站運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)型；技術(shù)供水系統(tǒng)要根據(jù)水電站的基本技術(shù)參數(shù)及設(shè)備要求的技術(shù)供水參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)和論證，使設(shè)計(jì)方案要符合規(guī)范要求，使系統(tǒng)滿足機(jī)組在各種工況下的正常安全運(yùn)行。
上海申弘閥門有限公司主營閥門有：截止閥,電動截止閥技術(shù)供水系統(tǒng)對象為發(fā)電機(jī)上導(dǎo)軸承油冷卻器、發(fā)電機(jī)空氣冷卻器、推力軸承油冷卻器、水輪機(jī)導(dǎo)軸承油冷卻器。水電站機(jī)組技術(shù)供水中的冷卻水對電站機(jī)組的安全運(yùn)行有著至關(guān)重要的作用，冷卻水運(yùn)行不正常，會造成機(jī)組溫度升高，報警、甚至停機(jī)事故。
松潘縣的燕云電站（H=120M，N=2×8MW）；鎮(zhèn)江關(guān)電站（H=102M，N=2×14MW）；紅土電站（H=188.5M，N=2×16MW）屬于中高水頭電站。根據(jù)《水力發(fā)電廠機(jī)電設(shè)計(jì)規(guī)范DL/T5186-2004》的規(guī)定：

1、zui小水頭小于15m時，宜采用水泵供水方式。
2、凈水頭范圍為15m-70m時，宜采用自流供水方式。
3、凈水頭范圍為70m-120m時，宜采用自流減壓或其他供水方式。
4、凈水頭大于120m，選用供水方式時，應(yīng)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。
5、當(dāng)水電廠水頭變化范圍較大，采用單一供水方式不能滿足需要或不經(jīng)濟(jì)時，可采用混合供水方式。
6、在布置條件允許且經(jīng)濟(jì)合理時，可選用中間水池供水方式。
根據(jù)規(guī)定，燕云，鎮(zhèn)江關(guān)電站都宜選用自流減壓技術(shù)供水方式。紅土電站的水頭較高，可以考慮水泵供水，閉式循環(huán)供水，或是中間水池自流供水。下面可以就這幾種技術(shù)供水方式做一個比較：
1、水泵供水：水泵是動力機(jī)轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，傳給并排出水體的機(jī)械。對于電站來說，水泵是大量消耗廠用電的主要設(shè)備之一，而動力機(jī)的運(yùn)行效率是不斷下降的，勢必需要不斷投入大量的維護(hù)成本和工作人員的高強(qiáng)度勞動。
位于貴州的天生橋二級電站（H=220m，N=220WM×6）原技術(shù)供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)為水泵加壓供水與自流減壓供水兩套系統(tǒng)互為備用。電站投運(yùn)一段時間后發(fā)現(xiàn)，水泵隨機(jī)組開停機(jī)而不斷啟閉，經(jīng)過一段時間運(yùn)行后，一則容積損失加大，易進(jìn)入空氣，引起水泵運(yùn)行故障；二則水泵葉輪經(jīng)氣蝕后效率不斷下降，加上用電，運(yùn)行維護(hù)成本高，水泵也容易損壞。電站方出于運(yùn)行的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)型考慮，放棄水泵加壓供水，而啟用原本作為備用技術(shù)供水的自流減壓系統(tǒng)。

啟用自流減壓技術(shù)供水系統(tǒng)后，自1996年至今未發(fā)生一起因?yàn)樵撓到y(tǒng)引發(fā)的安全事故，十余年來也未對減壓閥進(jìn)行更換，極大地減輕了運(yùn)行費(fèi)用和工作人員的工作強(qiáng)度，類似情況也發(fā)生在四川紫坪鋪電站等多個電站。可見水泵的作為機(jī)械，效率隨運(yùn)行時間的增加而低下的情況是一種普遍的客觀存在。
3小結(jié)

通過對1號、2號、3號、4號機(jī)組技術(shù)供水控制系統(tǒng)的改造，提高了機(jī)組運(yùn)行的安全穩(wěn)定性，使設(shè)備能控、可控;通過觸摸方式選擇畫面信息，畫面顯示功能組織層次清晰明了，信息主次分明，美觀實(shí)用，操作簡單。技術(shù)供水控制系統(tǒng)改造至今，多次開、停機(jī)運(yùn)行正常，未發(fā)生設(shè)備缺陷。與本文相關(guān)的產(chǎn)品有化工隔膜閥構(gòu)造原理