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讨论水泵出口水力控制阀在控制中存在的问题探讨

0 概述

我国的紫坪铺电站位于四川省都江堰市境内,系岷江上游干流六级开发的第五级电站,装机4台,单机容量190MW,总装机容量760MW,年发电量约33.64亿kW·h。电站以500kV一回接入四川省电力系统,系统对电站有调峰、调频要求,是一座以灌溉和供水为主,兼有发电、防洪、环境保护、旅游等综合效益的战略水利工程。因此与电站配套的公用辅助设备控制的稳定性尤其显得重要,如对整个电站渗漏水进行控制的渗漏排水泵;对机组尾水管、压力钢管、转轮检修需要排空内部积存水的检修排水泵等,一旦这些水泵控制出现故障,将直接对电厂带来严重安全隐患,有可能导致水淹厂房的特大事故,其控制的可靠性和稳定性历来被各级领导重视。而为了减少水锤效应,防止下游水倒流进入水井,保护水泵的安全,一般需在水泵出口安装止回阀。但紫坪铺电厂没有采用常规的止回阀,而是采用从以色列进口的新型水泵出口水力控制阀,此阀需要电气控制。本文主要对该水力控制阀在实际控制中遇到的各种问题进行分析并提出相应的建议。

水力控制阀结构原理图见图1。

图1 水力控制阀结构原理图

1 原理说明

(1)水泵开启,需要同时给电磁阀[a]电信号,使得电磁阀[a]的内部通路发生改变,流量加速器[b]下腔的水通过电磁阀[a]排向大气,流量加速器[b]内部通路变化,主阀控制腔的水通过流量加速器排向调节阀下游,主管线水流从上游进入控制腔下方,水的压力迫使隔膜上移(再加上管线水流给密封碟向上的压力),带动水泵控制阀开启。

(2)在关闭水泵之前,需要断开电磁阀[a]的电信号,上游的压力水作用在流量加速器[b]隔膜下方,使其改变内部通路,上游的压力水注入主阀控制腔,压迫隔膜下降带动水泵控制阀关闭,阀位指示器[k]改变行程开关[g]的触点状态,使继电器断开,从而断开水泵电机,水泵停转。

(3)无论何种情况下,如水泵控制阀下游的压力超过上游(例:泵输出压力变得很低),阀门将自动关闭,以避免管线内水回流。

(4)通过行程开关[g]可以很容易地看出阀门处于开启还是关闭状态。

(5)过滤器[c]保证流入电磁阀的水质保持清洁,不会引起堵塞。

(6)针阀[f]用于调节阀门的关闭速度,可以保证阀门的关闭过程能在很宽的范围内连续调节。

2 电气控制回路简介

由于紫坪铺水力发电厂水泵控制采用PLC根据集水井水位的高低进行自动启/闭,现在加上水力控制阀要实现自动控制,根据水力控制阀动作原理,在水泵开启的同时需要给水力控制阀电磁阀线圈通上DC220V的电源,在水泵关闭之前需先关闭水力控制阀,即水泵关闭之前要先断开水力控制阀电磁阀线圈上的DC220V电源。又由于水力控制阀全关行程接点不可靠,因此在停止回路中就必须增加一个延时继电器(KT2)来等待水力控制阀先关闭,为了防止发生水力控制阀全关时带来水锤效应,在其关闭到90%左右时就必须发令停止水泵,所以(KT2)时间整定就以其正常关闭到90%时为准,同时又需增加一个1~2s延时继电器KT1来复归停泵命令,又由于所用PLC输入/输出接点有限,这些只能通过硬件回路来实现,导致回路相当复杂。

3 存在的问题

紫坪铺水力发电厂公用辅助设备所有水泵出口均安装了以色列提供的新型止回阀俗称水力控制阀,该阀与常规止回阀相比机械结构复杂,且配有电气控制回路。此种水力控制阀自安装单位、生产厂家、设计单位、电厂机械、控制检修人员共同参与调试以来,至今还没有1台水泵出口水力控制阀运行稳定,其主要存在的问题如下:

(1)由于水力控制阀所处电厂环境恶劣,空气湿度较大,其开/关均受电磁阀控制,而电磁阀线圈易受潮,容易导致绝缘降低而烧损,从该电厂检修集水井、渗漏集水井共6台水泵运行半年以来,已烧坏6个电磁阀线圈,每个价值人民币4000元。

(2)在水泵运行过程中,水力控制阀经常在没收到关闭令的情况下自动关闭,这就直接影响水泵安全运行,导致该厂检修集水井、渗漏集水井4台水泵盘跟漏水、波纹管变形扭曲及基座松动。

(3)水力控制阀行程接点不可靠,必须采用外加时间继电器进行延时关闭水力控制阀,导致控制回路复杂且易出现故障。

(4)由于泵控阀的控制是先关闭水力控制阀,待收到水力控制阀的全关行程接点后再停泵,若在水泵运行过程中,水泵出现异常,无法立即停泵,势必扩大泵的故障范围,将给泵的运行带来严重的安全隐患。

4 合理化建议

(1)由于此种水力控制阀电磁阀线圈极易受潮而烧坏,建议生产厂家加强线圈绝缘处理同时考虑避潮措施。

(2)由于此种水力控制阀经常会在运行过程中电磁阀线圈带电的情况下自动关闭,建议生产厂家加强内部结构工艺处理,使上下腔之间的隔膜严格密封。

(3)由于此种水力控制阀控制行程接点不可靠,主要原因是行程杆与行程开关的转动部分配合间隙不合适,建议生产厂家在生产此配套产品时,行程开关与行程杆的位置加工成可调式结构。

(4)由于此种水力控制阀是先关阀后停泵,此阀全开到全关时间大约要30s以上,若水泵本身出现故障,要想在短时间内立即将故障泵退出是不可能的,建议生产厂家考虑在控制过程中紧急情况下如何将故障泵瞬时退出,保护水泵安全。

(5)由于现代控制的特点是:回路简单、经济、运行稳定、动作迅速可靠,该水力控制阀不但增加了控制的难度而且运行相当不稳定,给电厂安全生产带来严重隐患,鉴于水力控制阀在水泵运行过程中存在以上诸多问题,因此建议将水力控制阀更改为不需任何控制的止回阀,该阀随水泵的运行而自动打开,随水泵的停止而自动关闭,且这种止回阀在许多电厂有着丰富的运行实践经验,如宝珠寺水力电厂、二滩水力发电厂等,这样控制回路将大大简化,完全可以通过PLC进行自动控制,减少许多硬件回路。

更改后的控制回路简单、经济、可靠、维护方便,非常实用。现在紫坪铺水力发电厂已经接受了此方案,已将6台检修和渗漏水泵出口水力控制阀改造为常规止回阀,经过近几个月的检验,现在改造后的水泵至今未出现故障。

5 结语

综上所述,该水力控制阀由于在国内应用较少,运行和维护经验不足,以上存在的问题和所提建议仅供探讨,欢迎大家提出意见或者问题进行讨论。