调压阀在南山水电站的应用-工程设计

1、调压阀在南山水电站的应用-工程设计1、工程概况南山水电站位于泰顺县罗阳镇境内的仙居溪支流南山溪上，电站距泰顺县城约12km.整个工程由水库、发电引水隧洞、压力明管、电 站厂房等建筑物组成，设计水头为177.58m,装机容量为2X2500kW, 水轮机型号为 HLA542 WJ80，发电机型号为 SFW2500 6 / 1430,工程以发电为单一任务。电站发电输水隧洞沿南山溪大岗头山脊布置，总长约1.96km,压力明管长270m,由于受地形条件限制，设计中采用不设调压室方 案。2、设置调压阀的原因由于南山电站工作水头较高，在不设置调压室的情况下，电站在 运行中可能会遇到由于各种事故，引起机组突然

2、与系统解列，发生甩 负荷的情况。在甩负荷时，由于导叶迅速关闭，水轮机的流量急剧变 化，水轮机压力引水系统中会产生水击，此时产生的最大水击压力上 升对压力引水系统的强度影响特别强烈， 严重的会破坏引水系统，引 发事故，因此必须选择其他方式来限制水击压力升高。通常限制水击压力升高的方法主要有设置调压室、装设调压阀、 改变导叶关闭规律（采用导叶二段关闭）等。导叶二段关闭法在低水 头电站应用较多。而对于高水头电站，多采用设置调压室来调节水击 压力，但调压室建造投资大、工期长，特别容易受地质、地形等条件 限制，故对兴建调压室有困难的，且导叶关闭时间 TwC 12s的中小型 电站可考虑以调压阀代替调压室。

3、 调压阀的作用在于：在机组甩负荷 导叶快速关闭的同时相应地打开泄流， 从而降低水锤压力的上升，待 导叶全关后，再缓慢关闭，使引水系统的流量缓慢变化，防止引水系 统水压升高及机组飞车。3、调压阀选择及应用3.1调压阀的选择南山电站导叶关闭时间的设计值 T为8s，符合上面提到导叶关 闭时间Twc 12s的要求，且无调压室，经多方计算和比较选择确定， 南山电站调压设施米用调压阀作为调压方式，调压阀选择TFW250A/ZD型号。3.2调压阀在应用过程中的问题及处理方法TFW250A/ZD型调压阀采用全油压控制，原设计中有1个节流 孔用于整定调压阀的关闭时间。由于调压阀是后来增加的项目，调速 器厂家和调

4、压阀厂家未能及时沟通， 造成节流孔实际并不存在，调压 阀关闭时间不能调整，且调压阀全行程不能达到厂家65mm的要求，实际调压阀的行程只有45mm.对于调速器和调压阀的开启关闭时间， 设计调保计算的要求为：无水状态下调速器快关（100%0）和调压 阀快开时间（0100%）为8.5s,调压阀慢关时间（100%0）为19s; 2台机组联甩额定负荷时压力上升率控制在 20%以下，转速上升率控 制在55%以下。按设计要求，这 2台调压阀开启时间和开度都达不 到设计要求，实测快开启时间为 6s,开度为45mm经分析，系两者 的油缸大小不匹配，调压阀的排油不能全部进入调速器的油缸，致使 调压阀排油不尽，从而

5、影响开度。此时如果要求厂家重新制作更换调 压阀将会严重拖延发电时间，造成巨大经济损失，所以只能先从技术 上在考虑是否可以通过更改调速器主接力器时间来满足与调压阀的 协联。针对以上情况，技术人员重新进行调节保证计算复核调整，并对调速器和调压阀的开启、关闭时间进行整定，整定后的参数为：调速 器快关时间为8.30s8.38s,调压阀慢关时间为 24.50s46.50s厂家 技术人员按这要求对时间参数重新设置后，再次测得台机组主接力器关闭时间和调压阀045mm的启、闭时间（见表1）,从2台机组的 主接力器与调压阀接力器静态协联关系曲线（见图 1、图2）可以看 出调速器和调压阀协联较好，能够满足要求。4

6、、对调压阀进行联机测试在调速器和调压阀协联满足协联要求后， 接下来就要进行调压阀 实际使用性能测试，测试方法主要是2台机进行甩负荷试验，看调压 阀是否能正常工作，且各项数据能否满足设计要求。测试过程，机组甩负荷试验时机组蜗壳压力表处静水压读数为 1.908MPa （194.7m水柱）。1号机单机带额定负荷时导叶开度为 62.0%,甩负荷过程中蜗壳压力最大值为 2.089MPa,上升率为9.49%, 机组最高频率为73.16Hz,上升率为46.32%; 2号机单机带额定负荷 时导叶开度为61.6%，甩负荷过程中蜗壳压力最大值为2.124MPa,上升率为11.32%，机组最高频率为72.06Hz,

7、 上升率为44.12%。从记录结果看，压力上升率都在控制要求的20%以下，转速上升率也 控制在55%以下，都满足设计要求。当1号机甩负荷试验开始，机组导叶快速关闭的同时，调压阀迅 速打开，经过6.3s左右导叶全关，此时调压阀的开度为 57%，行程 为45X57% =25.65mm,随后调压阀缓慢关闭，经过12.7s全关。蜗壳 压力最大值出现在3.8s的时候，而机组转速几乎同时也达到最大值。 2号机甩负荷过程曲线与1号机相似。2台机联甩100%额定负荷时（机组电气过速保护动作，其整定 值为150%额定转速）机组最高转速 77.504Hz,上升率55.01% ;蜗 壳最高水压2.292MPa,上升率20.13%;甩负荷试验结果基本符合设 计调保计算要求。如果调压阀全开的行程能达到65m m,通过调压阀泄掉的流量会更大，蜗壳水压的上升将会更好地得到控制。5、结论通过调整后，南山电站调压阀能够进行有效的调节事故状态下的 水击压力，运行情况良好。比较调压阀和设置