珊溪電廠減壓閥改造
減壓閥是一種自動(dòng)降低管路工作壓力的專門裝置。它可將閥前管路較高的壓力減到所需的合適壓力,保護(hù)減壓閥閥后的其他元件不被高壓所破壞,同時(shí)保護(hù)出口壓力的穩(wěn)定。本文主要介紹改造前減壓閥存在的問題和改造后新裝置的技術(shù)特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)、工作原理以及調(diào)試。
珊溪電廠位于浙江省溫州市文成縣境內(nèi)的飛云江上，電廠總裝機(jī)容量200MW，安裝4臺混流式水輪發(fā)電機(jī)組，年平均發(fā)電量3.55億kW·h，電廠出線由220kV電壓等級接入華東電網(wǎng)，在華東電網(wǎng)中承擔(dān)調(diào)峰、調(diào)相和緊急事故備用等作用。全廠設(shè)有一條技術(shù)供水總管，它主要擔(dān)負(fù)著機(jī)組的上導(dǎo)、空冷器、推力軸承、水導(dǎo)、主軸密封、下導(dǎo)及變壓器冷卻、消防、生活用水等方面的重要任務(wù)。為了使它們的壓力在正常范圍內(nèi)，這些設(shè)備不被高壓所破壞，在每臺機(jī)組的鋼管引水總濾過器出水閥后裝有一臺減壓閥裝置。而原減壓閥采用的是200X型老式組合式減壓閥，由于該閥減壓效果不好造成出口壓力大于機(jī)組運(yùn)行的允許值�，F(xiàn)改為ZJY46H—25Q(Ⅳ)DN400型減壓閥裝置。該減壓閥具有高減壓比、大流量、進(jìn)口壓力適應(yīng)能力強(qiáng)、低噪聲、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。
1、改造前減壓閥裝置存在的一些問題
a、減壓閥經(jīng)過近十年運(yùn)行，故障率明顯升高，同時(shí)備品備件采購日益困難，嚴(yán)重威脅著機(jī)組安全運(yùn)行。b、由于減壓閥采用的時(shí)膜片式結(jié)構(gòu)，壓力比為2∶1，出口壓力隨著進(jìn)口壓力的變化、流量的變化而變化;尤其當(dāng)壓力波動(dòng)較大時(shí)，會對閥組造成一定的沖擊、對機(jī)組造成很大的損傷，膜片容易被惡劣的工況擊穿，不利于安全運(yùn)行。c、反饋系統(tǒng)中的管道與射流泵、控制閥的連結(jié)大小不一，需用過渡連結(jié)，系統(tǒng)的維護(hù)與拆卸不方便。d、雙反饋系統(tǒng)的切換較為復(fù)雜，要通過四個(gè)球閥的切換。e、反沖排污的操作也顯得較為復(fù)雜，要通過三個(gè)球閥的切換。f、反饋系統(tǒng)控制閥的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，相對滑動(dòng)零部件的摩擦系數(shù)大，影響控制閥的靈敏度。g、主閥的過流面部分出現(xiàn)氣蝕。
基于減壓裝置存在的以上多種缺陷，電廠技術(shù)人員經(jīng)過討論研究決定利用每臺機(jī)組大修的機(jī)會，對該裝置進(jìn)行升級改造。
2、改造后的減壓裝置的技術(shù)特點(diǎn)
a、減壓比大：原減壓閥的減壓比為3∶1，本閥可達(dá)到8∶1。b、全活塞式結(jié)構(gòu)，安全可靠性高：主閥和控制閥均為金屬活塞式結(jié)構(gòu)，防止了橡膠膜片因老化而可能出現(xiàn)的安全故障。c、調(diào)壓范圍大：本減壓閥出口壓力可在0.15～1.2MPa范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)，而珊溪電廠的只需在0.3～0.8MPa。d、過流量大：過流設(shè)計(jì)具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)形式，過流面積比同口徑的管道大，過流能力完全可以適應(yīng)設(shè)計(jì)中已選管道的需要。e、出口壓力穩(wěn)定：由于采用大剛度彈簧加載和射流泵技術(shù)，從而保證了不管進(jìn)口壓力和出口流量如何變化，減壓閥始終能夠保證出口壓力的穩(wěn)定。f、對水質(zhì)的適應(yīng)能力強(qiáng)：過流面采用特殊材料和結(jié)構(gòu)，在控制閥上裝有排污裝置，故減壓閥可以適用于任何的水質(zhì)，不會產(chǎn)生氣蝕、磨蝕和堵塞現(xiàn)象。g、可靠性高：由于裝有雙反饋系統(tǒng)和出口壓力自鎖定裝置，可以保證減壓閥在工作狀態(tài)下相互切換反饋系統(tǒng)，并保證出口壓力不超限，以保護(hù)閥后設(shè)備的安全。h、運(yùn)行中，減壓閥無噪音、無振動(dòng)、無壓力漂移、無卡阻現(xiàn)象。i、使用壽命長：由于主要部件均采用不銹鋼材料，主彈簧不與水接觸，且無橡膠受力件，使用壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)長于前減壓閥。j、安裝、調(diào)試、運(yùn)行、維護(hù)方便。
3、減壓閥裝置的構(gòu)成及原理
3.1、減壓閥的型號
珊溪電廠減壓裝置采用的是ZJY46H—25Q(Ⅳ)DN400型減壓閥裝置。其中：ZJ—公司專用代號；Y—減壓閥；4—法蘭連結(jié)；6—組合式；H—閥座材料為不銹鋼；25—公稱壓力(MPa)；Q—球墨鑄鐵；Ⅳ—雙反饋、可反沖排污、內(nèi)鎖定保護(hù)型。
3.2、減壓閥的結(jié)構(gòu)
減壓閥的結(jié)構(gòu)如圖1所示。該裝置為ZJY46H-250Q(Ⅳ)雙反饋減壓閥，主要由主閥、主用反饋系統(tǒng)和備用反饋系統(tǒng)組成。兩個(gè)反饋系統(tǒng)呈并聯(lián)式組合。在減壓閥的正常工況下，兩套反饋系統(tǒng)可互為切換，互為備用。而備用的反饋系統(tǒng)，可進(jìn)行拆卸檢修。兩套反饋系統(tǒng)功能均一樣，無主次之分。在工作狀態(tài)中的反饋系統(tǒng)如發(fā)生堵塞，(出口壓力下降)可在減壓閥的工作狀態(tài)中進(jìn)行反饋系統(tǒng)的反向沖洗排污，將污垢排出系統(tǒng)外，使減壓閥恢復(fù)正常工況。
圖1 減壓閥結(jié)構(gòu)
3.3、減壓閥的工作原理及主要輔助功能介紹
3.3.1、減壓閥的工作原理
如圖2所示，P1為減壓閥的進(jìn)口壓力;P2為減壓閥的出口壓力;Pt為減壓閥主閥的彈簧壓力;Pk為減壓閥主閥的壓力調(diào)節(jié)腔壓力;P't為反饋系統(tǒng)控制閥彈簧壓力;Pk'為反饋系統(tǒng)控制閥壓力調(diào)節(jié)腔壓力;H為減壓閥閥座和節(jié)流錐的開啟高度(相當(dāng)于主閥的過流面積)。減壓閥正常工況時(shí)，Pt=Pk，控制閥Pt'=Pk'，此時(shí)主閥和控制閥的閥座與節(jié)流錐開啟高度H和L都是一個(gè)定值(即：過流面積一定、過流量一定)。因此，減壓閥出口壓力相對是一個(gè)低壓值P2。
圖2 減壓閥工作原理
在進(jìn)口壓力P1變化時(shí)，出口壓力P2是不變的，工作原理如下：
當(dāng)P1上升時(shí)，減壓閥的P2+ΔP2首先表現(xiàn)為上升，其值通過反饋系統(tǒng)出口管傳到控制閥，使Pt'+ΔPt'，ΔPt'與Pk'的力達(dá)到新的平衡，控制閥L減小;相應(yīng)ΔPk'壓力增大，經(jīng)壓力導(dǎo)管，使主閥的Pk+ΔPk，Pt=Pk+ΔPk壓力達(dá)到新的平衡，主閥H減小、ΔP2值恢復(fù)為原P2值。當(dāng)進(jìn)口壓力P1下降時(shí)，主閥與控制閥的工況則與上述的工況相反。
當(dāng)出口流量Q增大時(shí)，減壓閥的工況相當(dāng)于P1下降時(shí)的工況。當(dāng)出口流量Q減小時(shí)，減壓閥的工況相當(dāng)于P1上升時(shí)的工況。
3.3.2、ZJY46H型減壓閥的主要輔助功能介紹
ZJY46H型減壓閥不同于原減壓閥之處在于：反饋系統(tǒng)的抗泥沙、反沖排污、反饋系統(tǒng)的切換及出口壓力安全鎖定功能。
3.3.2.1、反饋系統(tǒng)的反沖排污工作原理
當(dāng)控制閥的濾網(wǎng)堵塞超過一定程度時(shí)，控制閥進(jìn)口的壓力L升高，導(dǎo)致主閥的PK值升高，導(dǎo)致主閥過流面減小，出口壓力P2值減小。此時(shí)只要進(jìn)行反沖排污操作，系統(tǒng)就可恢復(fù)正常。如圖3所示：首先關(guān)閉Fa(由于主活塞下方壓力腔被封閉和水的不可壓縮性，主閥的過流面積不變，減壓閥的P2值仍是一個(gè)低壓);其次將控制閥下的三通閥旋轉(zhuǎn)90°，將反饋系統(tǒng)的順向水流關(guān)閉，同時(shí)排污口打開;在減壓閥出口壓力的作用下，水流反向，控制閥出口變成進(jìn)口，水流從濾網(wǎng)內(nèi)向外，經(jīng)三通閥排出系統(tǒng)外，同時(shí)帶走附著在濾網(wǎng)外的雜質(zhì);最后按關(guān)閉三通閥、打開Fa的順序操作，反饋系統(tǒng)恢復(fù)正常。
圖3 反饋系統(tǒng)的反沖排污工作原理
3.3.2.2、減壓閥的雙控制反饋系統(tǒng)
為保證減壓閥的安全可靠性，ZJY46H型減壓閥采用雙反饋控制系統(tǒng)(如圖3所示)。在減壓閥工作時(shí)互為備用;在工作系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，通過切換就可投入備用系統(tǒng);故障系統(tǒng)可在減壓閥的工況下維修，維修完畢，又可作為備用。從而最大限度地保證了減壓閥運(yùn)行的不間斷性。工作原理如圖3所示：系統(tǒng)A處于工作狀態(tài);系統(tǒng)B處于備用狀態(tài)。系統(tǒng)B的壓力導(dǎo)管控制閥處于關(guān)閉工況;三通切換閥Fc1、Fc2的通道連通A系統(tǒng)。使A系統(tǒng)關(guān)閉、B系統(tǒng)工作的切換時(shí)順序?yàn)椋宏P(guān)閉Fa，同時(shí)旋轉(zhuǎn)Fc1和Fc2至90°;打開Fb。至此，切換完成。
3.3.2.3、減壓閥的安全鎖定
如圖4所示：減壓閥的安全鎖定裝置是由安全拉桿、雙鎖定螺母、調(diào)節(jié)螺桿和活塞組成。在正常工況下，經(jīng)調(diào)整雙鎖定螺母，使其下面與調(diào)節(jié)螺桿的上面留有一個(gè)合適的間隙h。減壓閥正常工作時(shí)，安全拉桿為空載，不影響正常工況。當(dāng)意外Pk的失壓，在主彈簧的大剛度壓力下節(jié)流錐和閥座的開度為最大值時(shí)P1、P2壓力相等，高壓水會破壞用水設(shè)備。由于本減壓閥裝有安全鎖定裝置，故在出現(xiàn)上述工況時(shí)，h自動(dòng)消失，節(jié)流錐和閥座的開度被鎖定在一定位置，P2壓力不會與P1等壓，保護(hù)了用水設(shè)備的安全。
圖4 減壓閥安全鎖定裝置
4、減壓閥的調(diào)試
a、打開減壓閥后出口閥門1/3左右的開度。b、逐漸打開減壓閥前進(jìn)口閥門，同時(shí)注意進(jìn)、出口壓力表的變化。c、適當(dāng)調(diào)節(jié)主閥調(diào)節(jié)桿的位置。d、打開排氣螺栓，排出空氣，再擰緊排氣螺栓。e、調(diào)節(jié)控制閥調(diào)節(jié)帽，順時(shí)針壓力上升逆時(shí)針壓力下降，調(diào)到所需壓力，再擰緊調(diào)節(jié)帽上的鎖定螺釘。f、調(diào)整主閥鎖定桿上的鎖定螺母，留一定間隙后緊鎖定螺母。g、逐漸全開出口閥門，同時(shí)留意出口壓力表的變化，其壓力值基本不變。
5、結(jié)語
新減壓裝置的設(shè)計(jì)原理、結(jié)構(gòu)、設(shè)備選型、加工工藝等各方面均比原減壓裝置有了很大的提高。經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)試，改造后的減壓裝置更為安全、可靠。易于操作、故障率低、維護(hù)量小，為珊溪電廠和電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
