7機(jī)槳葉配壓閥改造論文
摘要：分析了水口電廠#7機(jī)槳葉配壓閥存在的問題;介紹了改造措施。
關(guān)鍵詞：#7機(jī)槳葉配壓閥;問題;改造;效果
一、前言
水口電廠裝機(jī)容量7Il200MW，軸流轉(zhuǎn)槳式機(jī)組，使用具有調(diào)節(jié)導(dǎo)葉開度和輪葉轉(zhuǎn)角的兩套調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的雙調(diào)節(jié)調(diào)速器，槳葉配壓閥作為輪葉轉(zhuǎn)角的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)的輪葉進(jìn)行精細(xì)控制調(diào)節(jié)，使導(dǎo)葉槳葉協(xié)聯(lián)動(dòng)作保持水輪機(jī)高效率運(yùn)行。7臺(tái)機(jī)組槳葉配壓閥均由瑞典ABB公司生產(chǎn)。
#7機(jī)槳葉配壓閥經(jīng)過10年連續(xù)運(yùn)行，其所屬的插裝閥、比例閥、換向閥等控制執(zhí)行元件存在磨損嚴(yán)重，許多密封件也存在磨損和老化現(xiàn)象，導(dǎo)致運(yùn)行中保壓能力及負(fù)載剛度降低，協(xié)聯(lián)響應(yīng)滯后，控制精度下降、定位能力差，油泵啟動(dòng)頻繁等缺陷無法滿足機(jī)組安全、高效、穩(wěn)定運(yùn)行a于2008年大修對(duì)其進(jìn)行改造，新的槳葉配壓閥由中國水利水電科學(xué)研究院自動(dòng)化所北京中水科水電科技開發(fā)有限公司設(shè)計(jì)，采用符合ISO/DIN的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的液壓元件/組件，以系統(tǒng)集成的方式構(gòu)成，并對(duì)原有外部油路進(jìn)行高度集成，便于現(xiàn)場(chǎng)安裝、維護(hù)、檢修。筆者對(duì)舊，新槳葉配壓閥運(yùn)行中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析，介紹改進(jìn)的措施。
二、#7機(jī)舊槳葉配壓閥構(gòu)成及及存在問題
#7機(jī)舊槳葉配壓閥是由比例閥、換向閥、插裝閥、雙向逆止閥、槳葉濾油器、單向節(jié)流閥及控制油外部油管路組成。發(fā)現(xiàn)其運(yùn)行中主要存在如下問題：
(一)比例閥、換向閥，插裝閥等控制執(zhí)行元件存在磨損嚴(yán)重，許多密封件也存在磨損和老化現(xiàn)象，導(dǎo)致運(yùn)行中保壓能力及負(fù)載剛度降低，協(xié)聯(lián)響應(yīng)滯后，控制精度下降、定位能力差，油泵啟動(dòng)頻繁。
(二)比例閥、換向閥等控制元件的先導(dǎo)閥閥芯銹蝕卡死導(dǎo)致運(yùn)行中槳葉偏差大而停機(jī)。
(三)比例閥、換向閥控制油外設(shè)銅管接頭都是采用卡套式結(jié)構(gòu)，這種管接頭結(jié)構(gòu)工作原理是利用卡套的變形卡住油管進(jìn)行密封，但同時(shí)也在銅管上形成一道環(huán)型溝槽，且缺乏有效固定，長期跟隨機(jī)組劇烈震動(dòng)，對(duì)于壁厚僅為2mm的薄璧銅管易在銅管環(huán)型溝槽處產(chǎn)生斷裂噴油，從而造成機(jī)組的停機(jī)。
(四)雙向逆止閥工作過程中撞擊頻繁且持續(xù)出現(xiàn)劈啪聲，產(chǎn)生管道振動(dòng)、平穩(wěn)性降低，對(duì)運(yùn)行，檢修人員造成較大的心理壓力。
(五)運(yùn)行中發(fā)生槳葉濾網(wǎng)堵塞后必須改變調(diào)速器運(yùn)行方式和槳葉控制方式才能進(jìn)行濾網(wǎng)的更換，影響機(jī)組的穩(wěn)定。
三、#7機(jī)槳葉配壓閥改造方案
(一)#7機(jī)新的槳葉配壓閥構(gòu)成及原理
撐7機(jī)新的槳葉配壓閥是由可換濾芯的濾油器、旁通保護(hù)閥、壓力選擇梭閥、先導(dǎo)式電液換向閥、先導(dǎo)式電液比例閥、插裝閥組件總成及單向節(jié)流閥組成。其控制油系統(tǒng)液壓原理圖見圖1。
新槳葉配壓閥是一個(gè)兩級(jí)四通分配閥，它由三位四通先導(dǎo)式電液比例閥的慢速細(xì)調(diào)來達(dá)到精確定位;由插裝閥組件的快速粗調(diào)達(dá)到快速移位實(shí)現(xiàn)協(xié)聯(lián)跟蹤，插裝閥組件受控于先導(dǎo)式電液換向閥，比例閥和換向閥均可手/自動(dòng)操作。通過梭閥回路選擇最高控制壓力，作為先導(dǎo)式電液換向閥主級(jí)供油，使得電液換向閥處于中位時(shí)，能確保插裝閥得到幾乎零泄漏的嚴(yán)格關(guān)閉。濾油器回路與舊的相比增加一個(gè)旁通保護(hù)閥回路，回路圖見圖1中的CH部分。當(dāng)需要更換濾芯時(shí)，關(guān)閉截止閥In、Out即可，此時(shí)輪葉控制壓力油Pr通過旁通保護(hù)閥到CH側(cè)，不會(huì)影響到系統(tǒng)的正常工作，極大方便維護(hù)，也使系統(tǒng)更加可靠。
1輪葉開腔壓力 2輪葉關(guān)腔壓力 3主回油4主壓力油 5比例閥控制油回油PR輪葉控制壓力油
(二)各液壓元件選型及整體試驗(yàn)
原先導(dǎo)式電液比例閥主閥芯與閥體之間的徑向配合間隙早已超出設(shè)計(jì)要求，實(shí)測(cè)最大間隙120ym，工作腔之間的內(nèi)泄漏也已超標(biāo)，在6MPa工作壓力下實(shí)測(cè)內(nèi)泄漏3L/min。原先導(dǎo)式電液換向閥在7MPa供油壓力下，工作腔之間的'內(nèi)泄漏實(shí)測(cè)值：8 0mL/min。原插裝閥在7MPa供油壓力下實(shí)測(cè)泄漏：工作腔之間內(nèi)泄60mUmin，工作腔與控制腔之間的內(nèi)泄lOOmL/min。上述舊液壓元件拆下后進(jìn)行檢查，試驗(yàn)結(jié)果都不符合要求，考慮到液壓元件的互換性，使用性能經(jīng)驗(yàn)習(xí)慣等選用符合ISO/DIN的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的液壓元件/組件，先導(dǎo)式電液比例閥為D111FHB32L2NBO(PARK公司)，先導(dǎo)式電液換向閥為4WEH10M4X/6EG48N9K4 (RE-XROTH公司)，插裝閥插件為LC100A40E6X(REXROT公司)濾油器為LFN BH/HC100IB25LEIXB7(HYDAC公司)，重設(shè)計(jì)制作了改進(jìn)原結(jié)構(gòu)的一套新型梭閥替代原雙向逆止閥并對(duì)原有外部油路進(jìn)行高度集成a選擇上述新型液壓元件后對(duì)其進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)符合要求。試驗(yàn)項(xiàng)目如下：
項(xiàng)目1先導(dǎo)式比例閥內(nèi)泄漏測(cè)定。被試閥電磁鐵斷電，導(dǎo)閥及主閥閥芯處于中間位置，供油壓力4MPa泄漏量12.8ml/min，小于規(guī)程技術(shù)要求500ml/min達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
項(xiàng)目2先導(dǎo)式電液換向閥內(nèi)泄漏測(cè)定。被試閥電磁鐵斷電，導(dǎo)閥及主閥閥芯處于中間位置，供油壓力7MPa泄漏量4.6ml/min小于規(guī)程技術(shù)要求53 ml/min達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
項(xiàng)目3插裝閥內(nèi)泄漏測(cè)定。供油壓力7MPa工作腔泄漏量5ml/min小于規(guī)程技術(shù)要求1 2ml/min。
控制腔泄漏量7ml/min小于規(guī)程技術(shù)要求20ml/min達(dá)到設(shè)計(jì)要求。項(xiàng)目4槳葉接力器位置漂移試驗(yàn)。切除電源，調(diào)速器處于手動(dòng)穩(wěn)定狀態(tài)，油壓處于正常工作范圍內(nèi)，接力器位置5小時(shí)無任何漂移達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
項(xiàng)目5系統(tǒng)靜耗油量測(cè)定。調(diào)速器處于自動(dòng)穩(wěn)定狀態(tài)，油壓處于4MPa供油壓力下調(diào)速器排向回油箱的總油量50mL/min.達(dá)到設(shè)計(jì)要求。項(xiàng)目6整體密封性檢查，無外部滲漏達(dá)到設(shè)計(jì)及規(guī)程的要求。項(xiàng)目7隨動(dòng)系統(tǒng)不準(zhǔn)確度ie測(cè)定。
輪葉隨動(dòng)系統(tǒng)不準(zhǔn)確度試驗(yàn)記錄，輪葉控制量(%)分別為5，10，15，20，25，30，35，40,45,50,55,60,65,
70，75，80，85，90，95時(shí)輪葉開啟時(shí)開度垂(%)分別4.18，9.29，14.53，
19.52, 24.48, 29.54, 34.53, 39.42, 44.48, 49.61, 54.48, 59.49.64.66, 69.48,
74.57，79.55，84.73，89.62，94.73.輪葉關(guān)閉時(shí)開度D(%)分別為4.63，9.92，
14.18, 19.52, 24.48, 29.24, 34.41, 39.59, 44.48, 49.54, 54.43, 59.49, 64.43,
69.67，74.50，79.39，84.80，89.62，94.73.根據(jù)輪葉隨動(dòng)系統(tǒng)不準(zhǔn)確度試驗(yàn)
記錄得iv0.63%，小于規(guī)程技術(shù)要求1.5%，優(yōu)于規(guī)程GB/T9256.1-2007,DL/T563-2004的規(guī)定。
四、改造效果，存在問題及改進(jìn)措施
新槳葉配壓閥的投運(yùn)，消除舊槳葉配壓閥存在各種缺陷。但在其運(yùn)行幾個(gè)月后出現(xiàn)插裝閥蓋處漏油，經(jīng)更換插裝閥徑向密封后投運(yùn)正常，建議在插裝閥蓋處開槽，增設(shè)一道端面密封，即可避免插裝閥蓋處油液的外泄。#7機(jī)槳葉配壓閥改造提高設(shè)備的穩(wěn)定性和安全性達(dá)到改造的目的，也為另幾臺(tái)槳葉配壓閥的改造提供借鑒。
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