5#机组技术供水减压阀故障原因分析

引言

小浪底水电站是黄河干流上一座大型水利枢纽工程,共装设6台300Mw的混流式水轮发电机组。机组冷却水水源取自机组蜗壳水即坝前,采用减压阀将坝前水压由1.1~1.3MPa减压至0.55MPa后供机组各部冷却使用。近期,5#机组运行过程中多次出现技术供水减压阀在未有开、关指令的情况下突然开启或关闭的异常情况,现针对这一异常情况加以分析。

1减压阀(主阀)概况及原理

我厂技术供水采用的是720-55型减压阀,作用是将阀前较高的水压力降至较低的阀后压力,且始终保持阀后的压力不变(定压)。该阀是一款液压驱动的隔膜式水力控制阀,其控制回路设有两个常闭的电磁阀S10、S11,其中S10为减压阀开启电磁阀,S11为减压阀关闭电磁阀,两个电磁阀均为点触控制。由于黄河水泥沙含量较高,在控制回路中有针对性地安装了两套过滤装置,同时配置手动反冲洗装置,以确保控制回路不会因泥沙而堵塞。

减压阀(以下简称"主阀")开启电磁阀S10收到开启命令后,减压阀前的压力水经过S10作用于水流加速器58HC,将其活塞打开,使主阀控制腔水经导阀2HC流到主阀阀后,造成控制腔压力减小,主阀开启并开始调压。导阀根据感应到的主阀阀后压力,调节其活塞的开度,进而控制主阀控制腔的压力变化使其作出开启或关闭调节,即:导阀开度越大,主阀控制腔压力越小,主阀开度越大:反之,导阀开度越小,主阀控制腔压力越大,主阀开度越小。

2控制回路动作原理

如图1所示,控制回路设有两个常闭的电磁阀S10、S11,其中S10为减压阀开启电磁阀,S11为减压阀关闭电磁阀,两个电磁阀均为点触控制。当开启电磁阀S10接收到开启命令时,S10励磁导通,减压阀前的高压水进入水流加速器58HC的弹簧压力腔,和弹簧弹力共同作用在加速器活塞上使活塞向下移动,主阀控制腔中的水通过加速器A口流入,从C口流出,经导阀#2HC的A口进入导阀,从C口流出,通过手阀2进入主阀阀后,

由于主阀控制腔压力减小,主阀阀前水压力大于减压阀本体内弹簧弹力和控制腔压力之和,减压阀打开。

图1 减压阀控制原理图

主阀运行过程中导阀#2HC感应主阀阀后压力,当阀后压力升高超过导阀设置压力值时,导阀活塞向上动作,A口水流速降低,导致主阀控制腔憋压压力增大,在主阀本体弹簧弹力和控制腔水压力的共同作用下减压阀缓慢关闭,从而使主阀阀后压力降低至导阀设置值。当主阀阀后压力低于导阀设置值时,导阀活塞向下动作,释放主阀控制腔中累积的压力,主阀调节开启。当需要关闭主阀时,s11关闭电磁阀收到关闭令后励磁导通,水流加速器58HC的弹簧压力腔中的水通过s11排出,使得水流加速器隔膜上腔压力减小,下腔压力大于上腔弹簧弹力,水流加速器活塞上移,关闭A口、C口,主阀阀前高压水经过控制回路中针阀5的调节以一定的流速进入主阀控制腔,造主阀控制腔内压力逐渐增大,与其体内弹簧弹力形成的合力大于主阀阀前水压力,主阀缓慢关闭。

3故障原因分析

通过对720-55型减压阀动作原理的分析,我们知道:主阀要关闭,需要导阀活塞向上动作关闭A口、C口以减小主阀控制腔的排水量,使本体控制腔压力增大。结合机组技术供水减压阀在运行过程中出现的故障现象,减压阀的异常开关大致由以下三种原因造成:

(1)水流加速器两腔体之间存在串压的可能;

(2)电磁阀因发卡,存在内漏情况;

(3)针阀5调节的压力水给水量与导阀设定的主阀控制腔排水量相当,当主阀阀后压力突然增大时,导阀活塞杆动作,使主阀控制腔排水量小于针阀供水量,造成主阀控制腔压力变大,主阀关闭。

原因一:水流加速器两腔体存在串压,上腔压力水进入下腔后造成活塞杆动作,A口、C口关闭,导致主阀关闭。此原因主阀关闭后没有开阀命令,主阀不能开启。

原因二:s11关闭电磁阀发生卡涩,造成水流加速器弹簧压力腔压力水通过s11泄漏,压力减小造成活塞杆动作,A口、C口关闭,导致主阀关闭。此原因主阀关闭后没有开阀命令,主阀不能开启。

原因三:主阀阀后压力瞬间增大,导阀活塞杆动作,使主阀控制腔排水量小于针阀供水量,造成主阀控制腔压力变大,主阀关闭,但因水流加速器活塞一直在开启状态,所以主阀在瞬间关闭后由于阀后压力减小,导阀瞬间开启,主阀控制腔压力及时释放,主阀就会立即开启。

主阀自动开关后供水流量变化曲线如图2所示。

图2 主阀自动开关后供水流量变化曲线

曾经出现的减压阀主阀运行过程中自动关闭必须得发开启令开启现象可能是原因一、原因二所致,近期出现的自动关闭、自动开启是原因三造成的。

将两个故障现象联系起来分析,我们可以知道,如果水流加速器两个压力腔存在串压,弹簧腔压力大于其下腔压力,经过长时间运行,弹簧腔压力会串入下腔,水流加速器关闭,主阀控制腔憋压自动关闭。由于没有开阀令,水流加速器弹簧腔压力未发生变化,关闭的A口、C口无法打开,主阀控制腔无法释放减压,故主阀无法开启。因此,可以排除故障原因一:水流加速器两腔没有串压,造成主阀关闭的原因不是水流加速器故障。所以,前期主阀自动关闭故障原因可能是因为电磁阀发卡造成内漏导致。

近期主阀瞬间关闭、瞬间开启故障可能是因为针阀5调节的压力水给水量与导阀设定的主阀控制腔排水量相当,导阀调节灵敏造成的。

近日,检修人员针对上述故障原因,针对性地对电磁阀、导阀进行了分解清洗,并将导阀开度(减压压力设定值)调大,相当于加大了主阀控制腔的排水流量,之后上述故障现象再未出现,但仍需后续进一步观察。

4结语

通过对减压阀故障原因的分析,我们了解了其控制回路的动作原理,这也是一次很好的学习提高过程,为我们今后减压阀故障原因的查找奠定了基础。