白山電廠二期機組導(dǎo)葉分段關(guān)閉裝置的應(yīng)用

1、1862007年11月水電廠自動化第4期總第l14期白山電廠二期機組導(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)閉時間的整定對機組安全運行的影響，如何調(diào)整分段關(guān)閉裝置來整定導(dǎo)葉關(guān)閉時間，使得機組在甩負荷過程中，其水壓上升率和轉(zhuǎn)速上升率能否滿足調(diào)節(jié)保證計算?！娟P(guān)鍵詞】分段關(guān)閉裝置導(dǎo)葉關(guān)閉時間水壓上升率轉(zhuǎn)速上升率【數(shù)據(jù)庫分類號】SZ041概述在電網(wǎng)出現(xiàn)故障，機組突然甩

2、負荷時，調(diào)速器應(yīng)快速關(guān)閉導(dǎo)葉，經(jīng)過一段時間的調(diào)節(jié)過程，機組恢復(fù)到空載開度。在調(diào)節(jié)過程中，水輪機的最高轉(zhuǎn)速值很重要，它影響到機組的穩(wěn)定運行和使用壽命。為此，要求導(dǎo)葉快速關(guān)閉。在甩負荷的同時，由于導(dǎo)葉的快速關(guān)閉，過水系統(tǒng)流量會急劇變化，以致產(chǎn)生水擊，即形成最大壓力上升或最大壓力下降，從而影響過水系統(tǒng)的安全。目前，采用導(dǎo)葉分段關(guān)閉裝置來協(xié)調(diào)水擊壓力和機組轉(zhuǎn)速的躍升。甩負荷時，盡管導(dǎo)葉全關(guān)閉時間相同，但采用不同的導(dǎo)葉關(guān)閉規(guī)律時，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。雖然采用微機技術(shù)有可能實現(xiàn)最優(yōu)關(guān)閉，但是，從保證可靠性出發(fā)，目前還是采用機械液壓分段關(guān)閉裝置來逼近最優(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)閉時的關(guān)閉速度大，對于降低轉(zhuǎn)速上升值有明顯的作用。同時，采用兩段關(guān)閉還可以減輕

4、或防止軸流式水輪機組的拾機現(xiàn)象。眾所周知，拐點的位置對水壓和轉(zhuǎn)速上升值有很大影響，根據(jù)電站對水壓和轉(zhuǎn)速上升值的要求，擇優(yōu)選擇拐點位置，兩段關(guān)閉規(guī)律由分段關(guān)閉裝置來實現(xiàn)。由于白山站二期引水鋼管比較長，兩臺機組均采用分段關(guān)閉裝置進行導(dǎo)葉關(guān)閉，為了滿足調(diào)節(jié)保證計算的要求，必須準確確定出導(dǎo)葉的關(guān)閉時間，而分段關(guān)閉裝置直接決定著導(dǎo)葉關(guān)閉時間的長短，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，位于水輪機層。在機組甩負荷，由調(diào)速器關(guān)機時，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，即接力器活塞移動的速度，前一段按調(diào)速器原整定的速度移動，后一段按節(jié)流閥截流開口整定的速度移動，以達到改善機組的壓力上升和速率上升，減小機組拾機的目的。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月水電廠自動化第4期第ll塑在靜水模擬調(diào)整的基礎(chǔ)上，機組充水后，進行實際甩負荷試驗，甩負荷的順序分別為：甩25％、50％、75、1009／5全負荷。在試驗過程中，參照調(diào)節(jié)保證計算的要求，機組轉(zhuǎn)動部分的上抬情況和頂蓋下真空值的變化來適當調(diào)整投入節(jié)流的時間和兩個節(jié)流閥的節(jié)流開口。白山二期機組分段關(guān)閉裝置安裝運行后，根據(jù)要求，在靜態(tài)模擬試驗過程中，整定凸輪位置使得節(jié)流閥在30開度時開始節(jié)流，第

7、一段關(guān)機時間(節(jié)流前時間)為31S，第二段關(guān)機時間(節(jié)流時間)為122S，總關(guān)閉時間為153S。然而在機組充水后進行甩負荷試驗時，整定的關(guān)閉時間不能滿足調(diào)節(jié)保證計算的要求，水壓上升率和轉(zhuǎn)速上升率均超標，嚴重威脅著機組的安全穩(wěn)定運行。3問題分析甩負荷工況是較少發(fā)生的，但在實際運行中又是難以避免的。以調(diào)整過程而言，甩負荷不同于一般的負荷調(diào)整。在負荷調(diào)整的整個過渡過程中，機組均處于自動調(diào)節(jié)狀態(tài)，而甩負荷時調(diào)速器的有關(guān)元件均達到最大極限位置，這

8、時候的調(diào)速器相當于保護裝置，其作用是使機組立即關(guān)閉，避免發(fā)生更大的事故。到轉(zhuǎn)速降至額定轉(zhuǎn)速附近時才進入自動調(diào)節(jié)狀態(tài)。由于這種工況使機組和引水系統(tǒng)均處于最惡劣的運行狀態(tài)，對機組和引水系統(tǒng)的影響最大，直接關(guān)系到電廠的安全，因此甩負荷試驗是所有過渡過程試驗中最重要的試驗，新投產(chǎn)的機組或大修后的機組都必須進行這項試驗，以檢驗水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動態(tài)特性，檢驗調(diào)節(jié)參數(shù)的整定是否滿足調(diào)節(jié)保證計算的要求。甩全負荷時，水壓上升率、轉(zhuǎn)速上升率l3均不得超過調(diào)

9、節(jié)保證設(shè)計值，一般分別為g=30％～50和~=5o％6o％。白山二期機組在做甩負荷試驗時，水壓上升率和轉(zhuǎn)速上升率不能滿足調(diào)節(jié)保證計算的要求，這是十分嚴重的問題，可能造成引水壓力鋼管破裂的嚴重后果。經(jīng)過仔細查找資料，認真分析研究，認為問題應(yīng)該出在拐點的位置上，也就是說，現(xiàn)在的開始節(jié)流位置不正確，即不應(yīng)該在309／6開度時開始節(jié)流。在30開度開始節(jié)流就意味著第一段(快關(guān)閉段)在31S內(nèi)要關(guān)掉導(dǎo)葉開度的70，致使水壓上升很大，超出標準，而第二

10、段(慢關(guān)段)在122S內(nèi)則才關(guān)掉導(dǎo)葉開度的30，這樣致使轉(zhuǎn)速上升率過大。因此，決定對凸輪位置進行調(diào)整，從而改變拐點位置。經(jīng)過調(diào)整凸輪位置使得節(jié)流閥在65％導(dǎo)葉開度的時候開始節(jié)流，通過調(diào)整調(diào)速器關(guān)機時間螺母將第一段關(guān)閉時間(節(jié)流前時間)調(diào)整為29S，通過調(diào)整節(jié)流閥將第二段關(guān)閉時間(節(jié)流時間)調(diào)整為121S，總關(guān)閉時間為15s。關(guān)閉時間確定后，白山二期5號機組甩負荷試驗時水壓、轉(zhuǎn)速記錄表見表1。表1白山二期5號機組甩負荷試驗時水壓、轉(zhuǎn)速記錄

11、表機組所甩負荷蝸殼水壓(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為甩負荷過渡過程中蝸殼進口壓力的最大瞬時值；P為甩負荷后蝸殼進口壓力的穩(wěn)定值。轉(zhuǎn)速上升率一(一‰)／n100武中，為甩負荷過渡過程中機組出現(xiàn)的最大瞬時轉(zhuǎn)速；。為甩負荷前的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定值；為機組的額定轉(zhuǎn)速。根據(jù)表1所測數(shù)值，通過公式計算所得水壓上升率和轉(zhuǎn)