基于插装阀的事故停机装置
基于插装阀的事故停机装置
董惠珍 张晓玲
（陕西黄河集团有限公司 西安 邮编710043）
摘要：本文将成熟的逻辑插装技术灵活应用到了水轮机事故停机装置，开发出新型事故停机装置，其动作灵敏、可靠性高、结构简单、内泄露量小、标准化程度高，已在数个水电厂得到成功应用，受到用户好评。
关键词：插装阀；事故停机装置；水轮机；
1.引言
水轮机组事故停机装置，是在水轮机调速器紧急停机装置失效时，关闭导叶，实现可靠的事故停机，保证机组的安全。传统的事故停机装置采用滑动活塞式结构的事故配压阀，油路上与调速器的油路并联，在调速器不能动作时，事故配压阀动作由压力油源直接向接力器供油，关闭导叶。这种事故配压阀一般和低油压调速器配套使用，使用相同的低压油源，在实现一定操作功时需要较大的流量，所以体积较大。一般由各厂家自行制造，不能形成批量，制造精度难以保证，制造成本偏高。由于事故停机装置不经常动作，容易产生滤饼效应、液压卡阻力而使活塞发卡、动作失灵，加工组装过程中，对阀内的滑动活塞、衬套的同轴度、椭圆度、配合间隙等精度要求较高，为改善互换性差等问题，通常有意加大配合间隙，这样又形成间隙渗油引起内泄露量增加。另外，在油路上要与调速器的油路并联，且油路通径较大，现场布管复杂，且为方便布管，一般将事故配压阀常装设在水轮机层的水轮机室旁，不便手动操作。
近来，提高压力等级、采用液压标准元件的高油压调速器在中小型机组上成功应用，并有向较大型机组发展的趋势。在将高油压调速器应用到较大机组时，一般也应设有事故停机装置，传统的事故停机装置很显然不能适应这一变化，研制性能可靠、适应高油压和采用液压标准元件的事故停机装置势在必行。不仅、成本低、布管简便、操作方便，而且为高油压调速器应用到较大型机组创造了条件。所以这种事故停机装置将具有很好的应用前景。
2. 基于插装阀的水轮机事故停机装置
图1为基于插装阀的水轮机事故停机装置原理图。如图1所示，将两只插装阀(V1、V2)串联在高油压调速器换向阀与接力器的油路上，即两只插装阀分别串联在接力器在开机腔和关机腔，将另外两只相同通径的插装阀(V3、V4)并联与接力器的开机腔和关机腔，插装阀V3的一端接接力器，另一端接高压油源，插装阀V4的一端接接力器，另一端接回油，四只插装阀的启闭由引导阀V5控制，正常运行时串联的两只插装阀V1、V2开启、并联的两只插装阀V3、V4关闭，事故停机时，引导阀V5换向，插装阀V1、V2关闭、插装阀V3、V4开启，此时，调速器被切除，接力器由插装阀直接控制，使接力器的关机腔通压力油、开机腔通回油，实现可靠的事故停机。引导阀V5可远方电气控制也可手动操作，插装阀V4带行程调节，可以通过调节回油流量，来调节事故停机的速度，以保证机组满足调节保证计算的要求。四只插装阀和引导阀都可装设在调速器机柜内，油路的串并联在调速器内相应的集成块内实现，无明管，布置简单、操作方便。
正常运行时，电磁换向阀V5处于图1示位置，插装阀V3、V4的控制腔通压力油使V3、V4主油路与系统油路切断；插装阀V1、V2的控制腔通排油使V1、V2主油路两个方向油液可自由流动。事故停机时引导阀V5换向，插装阀V1、V2的控制腔通压力油使V1、V2主油路与控制油路隔离，此时接力器只受V3、V4控制，而插装阀V3、V4的控制腔通排油使V3、V4主油路两个方向油液可自由流动，这时压力油从V3进入接力器使接力器向关机侧运动，回油由V4进入油箱，实现停机。
3. 基于插装阀的水轮机事故停机装置特点
1)动作灵敏
传统的滑阀式事故停机装置的压力油是作用在事故停机装置前端的油阀上的，其油阀和配压阀都是通过同一控制油控制的，而且还存在一个动作匹配的问题。而基于插装阀的水轮机事故停机装置，事故油源直接被封闭在事故停机装置插装阀的顶部，当事故停机装置动作时，压力油可以直接通过插装阀作用到接力器上，这样就避免了油阀这一中间环节，使其动作更加灵敏。
2)可靠性更高
一般是水轮发电机的最后一道保护，所以其可靠性的高低至关重要。传统事故停机装置无论是配压阀还是其前端的油阀都是滑阀式结构，滑阀对油质的要求比较高，并且所有滑阀都存在发卡的隐患。而基于插装阀的水轮机事故停机装置能可靠地避免阀芯发卡的隐患，更大限度地提高可靠性。
3)结构简单
传统的滑阀式水轮机事故停机装置是由多级滑阀集成的一套阀组，其结构比较复杂，并且对其阀芯、阀体加工精度的要求也较高。而插装阀的阀体、阀芯只有一个研磨的配合面，其加工精度要求较低，且结构标准简单，成本相对降低。
4)内泄露量小
传统事故停机装置普遍采用滑阀结构，靠滑阀的配合面防止内泄露，虽然其在配压阀的前端增加了一个油阀来减少内泄露，但一个通径为200 mm的事故配压阀的内泄露量仍有近100 mL/min，而插装阀其内泄露量相当小，甚至几乎为零。
4. 结语
将成熟的逻辑插装技术灵活应用到了水轮机事故停机装置，开发出的新型水轮机事故停机装置，通过实验室及水电厂现场测试及试运行，其动作灵敏、可靠性高、结构简单、内泄露量小、标准化程度高。目前所研制的新型水轮机事故停机装置在已陕西杨凌、鸡冠崖等数十个水电厂得到成功应用，受到用户好评。
参考文献
[1]魏守平. 水轮机控制工程. 武汉：华中科技大学出版社，2005
[2] GB/T 11805—2008 水轮发电机组自动化元件(装置)及其系统基本技术条件. 北京：中国标准出版社，2009
[3] 潘熙和，张建明，季筱湘，叶炜.??我国水轮机调速器技术发展与市场状况分析[J]. 长江科学院院报. 2009(09)
基于插装阀的事故停机装置.doc
