锦屏二级水电站调速器接力器开腔在装节流孔的思考讨论

王继承　唐维波　蔡文超　李文祥　刘浩

【摘 要】水轮机调速器作为水轮机运行控制调节设备，在水轮机转速、出力等方面起着至关重要的作用，接力器作为调速器液压控制系统与水轮机导水机构执行及操作重要设备，对其内部结构的分析、动作可靠性以及其通油量等各方面因素都对水轮机系统安全稳定运行有重大意义，因此对日常运行、检修维护中所发现有异议的地方应充分挖掘，找出存在的价值与意义。

【关键词】接力器;节流孔;主配压阀;锦屏

中图分类号： TK730.6 文献标识码： A文章编号： 2095-2457（2019）20-0064-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.20.028

0 概述

锦屏二级水电站位于雅砻江干流锦屏大河湾上，是雅砻江干流上的重要梯级电站，电站总装机容量4800MW，单机容量600MW，额定水头288m。每台水轮机设有2 个油压操作的双作用液压直缸接力器。接力器设置于水轮机室的接力器坑衬内。操作接力器的压力油由调速系统的油压装置供给，其额定工作油压为6.30MPa。接力器活塞直径（缸内径）φ600mm，行程453mm+8mm（压紧行程），活塞杆直径φ250mm，接力器前、后腔活塞受力面积一致。调速器油压装置在额定压力6.30MPa 时，计算单个接力器最大推力为1472kN，调速器油压装置压力在5.80MPa 时，计算单个接力器推力为1355kN。

1 问题描述

根据安排，锦屏二级水电站将对调速器接力器进行更换，更换活塞直径（缸内径）、推力更大但其余参数不变的新接力器形式。对接力器改造前检查发现液压锁锭接力器后腔和机械锁锭接力器前腔与管路法兰连接处装有φ14.4mm的节流孔，其余腔体均无在装的节流孔，通过调速器系统的液压油或回油通过此节流孔进入或离开接力器开腔。但目前检修人员尚不清楚接力器开腔在装的节流孔对接力器动作状况以及调速器开关流程有何影响。为探究此节流孔与调速器系统关系及开关导叶的影响，进行如下分析。

2 过程分析

2.1 对调速器开关机时间的约束

查看锦屏二级水电站水轮机《过渡过程计算书》可以知，导叶关闭规律为直线关闭规律，关闭时间Ts=12.5s。正常机组检修过程中，导叶直线开启、关闭规律时间约为36.0s、14.2s，时间调整均通过调速器系统中GE公司生产提供的FC5000主配压阀所进行。调整过程中仅仅通过调节控制腔侧螺栓进行（如图1示），通过此法能调整主配压阀内恒压腔、控制腔内控制活塞动作行程来实现开关机时间约束。

FC5000主配压阀衬套恒压腔侧、控制腔侧衬套内各有5个圆形孔及1个异型孔，总面积约为1311mm2。使用拓印的方法测得主配衬套内圆形孔及异型孔尺寸如图2所示。

若需让主配压阀内阀芯动作能顺利控制调速器接力器动作，需要通过接力器的液压油<主配压阀内阀芯正常工作时的油流量，则需要接力器内节流孔面积>主配正常工作时已有开度面积，计算如下：

2个接力器φ14.4mm孔的面积：（14.4/2）2*Π*2=325.6mm2

主配压阀行程按照3mm动作的距离计算面积如下：

√（8.52-5.52）*5.5*2*0.5=35.64mm2

8.52*Π*（artcos（5.5/8.5）*2/360°）=62.83mm2

62.83-35.64=27.19mm2

27.19*5=136mm2，加上工字形工藝孔面积，面积约为185mm2

面积比较则：325.6mm2>185mm2

调速器接力器总容积约为215.4L，在同一时刻仅有1/2体积装满压力油，即107.7L。

按照能事达推算的GE主配过流量最低为2639.11L/min，主配压阀行程按照3mm计算，则36s通过主配压阀流量最低约为223L。

显然在平日设备运行过程中，主配压阀内阀芯位置不同导致通油量不确定并不是制约接力器动作的主要因素。

2.2 节流孔起到保护作用

经咨询接力器设计厂家上海福依特在接力器开腔油口设置节流孔的初衷主要是考虑到国外设计配置的调速器液压控制系统中主配压阀有回油限制手段，但不限制压力油，尤其在接力器至主配压阀之间的管路产生压力油渗乃至爆管的危机时刻时，接力器必然会失控，开腔设置的节流孔将保证接力器不会瞬时关闭，关闭时间不会低于水轮机设计的调保计算关闭时间Ts，从而造成蜗壳内水压急速上升等影响整体机组设备的情形发生。

经咨询调速器液压系统设计制造厂家了解，FC5000主配压阀本体就具备限制阀芯动作行程的功能，其通过调速器系统调试时已将FC5000主配压阀阀芯位置进行限制，即限制了接力器回油及压力油供给。

因此在锦屏二级水电站的调速器FC5000主配压阀及接力器上均设置了限制回油即极端情况下的设备保护功能，具备多重保护作用。

3 总结

针对锦屏二级水电站调速器接力器更换工作开展前的接力器开腔安装的φ14.4mm节流孔，能有效保护机组在极端情况下（如管路爆管等）不造成机组在此时的关闭时间不低于调保计算时间Ts，保护了机组整体的可靠性。因此在更换接力器时应充分考虑到此节流片的作用，并在新接力器上同样留有此样的孔。

【参考文献】

[1]苏剑.水轮机调速器抽动故障及消除措施[J].黑龙江科学.2015（02）.

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[4]高振华，张治宇，张建时，王彩森.在水轮机调速器开发中应重视标准液压件的应用[J].液压与气动，2002（02）.