珊溪電廠(chǎng)減壓閥改造

　　減壓閥是一種自動(dòng)降低管路工作壓力的專(zhuān)門(mén)裝置。它可將閥前管路較高的壓力減到所需的合適壓力,保護減壓閥閥后的其他元件不被高壓所破壞,同時(shí)保護出口壓力的穩定。本文主要介紹改造前減壓閥存在的問(wèn)題和改造后新裝置的技術(shù)特點(diǎn)、結構、工作原理以及調試。

　　珊溪電廠(chǎng)位于浙江省溫州市文成縣境內的飛云江上，電廠(chǎng)總裝機容量200MW，安裝4臺混流式水輪發(fā)電機組，年平均發(fā)電量3.55億kW·h，電廠(chǎng)出線(xiàn)由220kV電壓等級接入華東電網(wǎng)，在華東電網(wǎng)中承擔調峰、調相和緊急事故備用等作用。全廠(chǎng)設有一條技術(shù)供水總管，它主要擔負著(zhù)機組的上導、空冷器、推力軸承、水導、主軸密封、下導及變壓器冷卻、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，這些設備不被高壓所破壞，在每臺機組的鋼管引水總濾過(guò)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組運行的允許值�，F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)口壓力適應能力強、低噪聲、使用壽命長(cháng)等優(yōu)點(diǎn)。

1、改造前減壓閥裝置存在的一些問(wèn)題

　　a、減壓閥經(jīng)過(guò)近十年運行，故障率明顯升高，同時(shí)備品備件采購日益困難，嚴重威脅著(zhù)機組安全運行。b、由于減壓閥采用的時(shí)膜片式結構，壓力比為2∶1，出口壓力隨著(zhù)進(jìn)口壓力的變化、流量的變化而變化;尤其當壓力波動(dòng)較大時(shí)，會(huì )對閥組造成一定的沖擊、對機組造成很大的損傷，膜片容易被惡劣的工況擊穿，不利于安全運行。c、反饋系統中的管道與射流泵、控制閥的連結大小不一，需用過(guò)渡連結，系統的維護與拆卸不方便。d、雙反饋系統的切換較為復雜，要通過(guò)四個(gè)球閥的切換。e、反沖排污的操作也顯得較為復雜，要通過(guò)三個(gè)球閥的切換。f、反饋系統控制閥的結構復雜，相對滑動(dòng)零部件的摩擦系數大，影響控制閥的靈敏度。g、主閥的過(guò)流面部分出現氣蝕。

　　基于減壓裝置存在的以上多種缺陷，電廠(chǎng)技術(shù)人員經(jīng)過(guò)討論研究決定利用每臺機組大修的機會(huì )，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，本閥可達到8∶1。b、全活塞式結構，安全可靠性高：主閥和控制閥均為金屬活塞式結構，防止了橡膠膜片因老化而可能出現的安全故障。c、調壓范圍大：本減壓閥出口壓力可在0.15～1.2MPa范圍內任意調節，而珊溪電廠(chǎng)的只需在0.3～0.8MPa。d、過(guò)流量大：過(guò)流設計具有獨特的結構形式，過(guò)流面積比同口徑的管道大，過(guò)流能力完全可以適應設計中已選管道的需要。e、出口壓力穩定：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定。f、對水質(zhì)的適應能力強：過(guò)流面采用特殊材料和結構，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(huì )產(chǎn)生氣蝕、磨蝕和堵塞現象。g、可靠性高：由于裝有雙反饋系統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，并保證出口壓力不超限，以保護閥后設備的安全。h、運行中，減壓閥無(wú)噪音、無(wú)振動(dòng)、無(wú)壓力漂移、無(wú)卡阻現象。i、使用壽命長(cháng)：由于主要部件均采用不銹鋼材料，主彈簧不與水接觸，且無(wú)橡膠受力件，使用壽命遠遠長(cháng)于前減壓閥。j、安裝、調試、運行、維護方便。

3、減壓閥裝置的構成及原理

3.1、減壓閥的型號

　　珊溪電廠(chǎng)減壓裝置采用的是ZJY46H—25Q(Ⅳ)DN400型減壓閥裝置。其中：ZJ—公司專(zhuān)用代號；Y—減壓閥；4—法蘭連結；6—組合式；H—閥座材料為不銹鋼；25—公稱(chēng)壓力(MPa)；Q—球墨鑄鐵；Ⅳ—雙反饋、可反沖排污、內鎖定保護型。

3.2、減壓閥的結構

　　減壓閥的結構如圖1所示。該裝置為ZJY46H-250Q(Ⅳ)雙反饋減壓閥，主要由主閥、主用反饋系統和備用反饋系統組成。兩個(gè)反饋系統呈并聯(lián)式組合。在減壓閥的正常工況下，兩套反饋系統可互為切換，互為備用。而備用的反饋系統，可進(jìn)行拆卸檢修。兩套反饋系統功能均一樣，無(wú)主次之分。在工作狀態(tài)中的反饋系統如發(fā)生堵塞，(出口壓力下降)可在減壓閥的工作狀態(tài)中進(jìn)行反饋系統的反向沖洗排污，將污垢排出系統外，使減壓閥恢復正常工況。

圖1 減壓閥結構

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節腔壓力;P't為反饋系統控制閥彈簧壓力;Pk'為反饋系統控制閥壓力調節腔壓力;H為減壓閥閥座和節流錐的開(kāi)啟高度(相當于主閥的過(guò)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流錐開(kāi)啟高度H和L都是一個(gè)定值(即：過(guò)流面積一定、過(guò)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P1上升時(shí)，減壓閥的P2+ΔP2首先表現為上升，其值通過(guò)反饋系統出口管傳到控制閥，使Pt'+ΔPt'，ΔPt'與Pk'的力達到新的平衡，控制閥L減小;相應ΔPk'壓力增大，經(jīng)壓力導管，使主閥的Pk+ΔPk，Pt=Pk+ΔPk壓力達到新的平衡，主閥H減小、ΔP2值恢復為原P2值。當進(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。

　　當出口流量Q增大時(shí)，減壓閥的工況相當于P1下降時(shí)的工況。當出口流量Q減小時(shí)，減壓閥的工況相當于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：反饋系統的抗泥沙、反沖排污、反饋系統的切換及出口壓力安全鎖定功能。

3.3.2.1、反饋系統的反沖排污工作原理

　　當控制閥的濾網(wǎng)堵塞超過(guò)一定程度時(shí)，控制閥進(jìn)口的壓力L升高，導致主閥的PK值升高，導致主閥過(guò)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，系統就可恢復正常。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(guò)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90°，將反饋系統的順向水流關(guān)閉，同時(shí)排污口打開(kāi);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)內向外，經(jīng)三通閥排出系統外，同時(shí)帶走附著(zhù)在濾網(wǎng)外的雜質(zhì);最后按關(guān)閉三通閥、打開(kāi)Fa的順序操作，反饋系統恢復正常。

圖3 反饋系統的反沖排污工作原理

3.3.2.2、減壓閥的雙控制反饋系統

　　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(如圖3所示)。在減壓閥工作時(shí)互為備用;在工作系統發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)切換就可投入備用系統;故障系統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行的不間斷性。工作原理如圖3所示：系統A處于工作狀態(tài);系統B處于備用狀態(tài)。系統B的壓力導管控制閥處于關(guān)閉工況;三通切換閥Fc1、Fc2的通道連通A系統。使A系統關(guān)閉、B系統工作的切換時(shí)順序為：關(guān)閉Fa，同時(shí)旋轉Fc1和Fc2至90°;打開(kāi)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、調節螺桿和活塞組成。在正常工況下，經(jīng)調整雙鎖定螺母，使其下面與調節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。當意外Pk的失壓，在主彈簧的大剛度壓力下節流錐和閥座的開(kāi)度為最大值時(shí)P1、P2壓力相等，高壓水會(huì )破壞用水設備。由于本減壓閥裝有安全鎖定裝置，故在出現上述工況時(shí)，h自動(dòng)消失，節流錐和閥座的開(kāi)度被鎖定在一定位置，P2壓力不會(huì )與P1等壓，保護了用水設備的安全。

圖4 減壓閥安全鎖定裝置

4、減壓閥的調試

　　a、打開(kāi)減壓閥后出口閥門(mén)1/3左右的開(kāi)度。b、逐漸打開(kāi)減壓閥前進(jìn)口閥門(mén)，同時(shí)注意進(jìn)、出口壓力表的變化。c、適當調節主閥調節桿的位置。d、打開(kāi)排氣螺栓，排出空氣，再擰緊排氣螺栓。e、調節控制閥調節帽，順時(shí)針壓力上升逆時(shí)針壓力下降，調到所需壓力，再擰緊調節帽上的鎖定螺釘。f、調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(kāi)出口閥門(mén)，同時(shí)留意出口壓力表的變化，其壓力值基本不變。

5、結語(yǔ)

　　新減壓裝置的設計原理、結構、設備選型、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(guò)現場(chǎng)調試，改造后的減壓裝置更為安全、可靠。易于操作、故障率低、維護量小，為珊溪電廠(chǎng)和電網(wǎng)的安全穩定運行奠定了堅實(shí)的基礎。