CN109519324B - 一种具有水轮机导叶液压关闭机构的事故控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有水轮机导叶液压关闭机构的事故控制装置。包括事故配压阀和导叶接力器油缸；改进在于：在事故配压阀和导叶接力器油缸之间增设了水轮机导叶液压关闭机构；水轮机导叶液压关闭机构包括高压油泵、单向阀、截止阀、出油活接头、回油活接头和四个高压阀。当机组出现过速时，调速器失灵，事故配压阀又出现拒动现象，关闭相关高压阀，切断事故配压阀与导叶接力器油缸相连接的油管，打开高压油泵的出油管和回油管上的高压阀，启动高压油泵，将高压油供入导叶接力器油缸关闭腔，实现导叶紧急关闭。本发明实现紧急关闭导叶，不需要增加控制元件，操作简单方便，同时结构简单紧凑，管路少，制造成本低，系统效率高。
Description
技术领域
本发明属于水力发电技术领域，具体涉及水轮机导叶关闭操作装置。
背景技术
水轮发电机组因故甩负荷，而此时调速系统又拒动，导水机构无法截断水流，导致机组可能越过额定转速后继续升高至飞逸转速。机组长时间飞逸会导致机组损坏。机组防飞逸的装置通常有：事故配压阀、主阀（筒型阀）、重锤、快速闸门等。
事故配压阀独立于调速器主配压阀，是直接操作关闭水轮机导叶接力器的执行机构，它串接于调速器主配压阀与导叶接力器之间的油管路上。正常情况下，事故配压阀不起作用，使调速器主配压阀与通向水轮机导叶接力器的操作管路处于连通状态; 当机组由于某种原因，转速上升至115%额定转速，且主配压阀拒动时，事故配压阀接受过速保护信号动作，将调速器切除，油系统中的压力油直接操作导水机构的接力器，紧急关闭导水机构。但如果过速保护装置失灵或其他故障状态，导致事故配压阀也出现拒动的极端情况，机组将会出现飞逸事故。
筒型阀一般安装在机组固定导叶和活动导叶之间，由液压操作。机组正常运行时它被提起于顶盖上，当机组发生事故或机组长时间停机时，将它落下，起到类似于机组蜗壳保压浇筑时用的封水环的作用，切断水流。由于该装置可以动水时切断水流，所以可以起到机组防飞逸作用，缺点是造价贵(水轮机座环、顶盖、底环、蜗壳、机坑里衬都得增大尺寸，水轮机总重因此得增10％ ～15％，厂房尺寸也会增加)；另外，其操作同步也不好解决(它由多只接力器操作)。这种方式在漫湾、小浪底、大朝山等少数电站采用。
主阀一般安装在水轮机进水口压力钢管与蜗壳之间，可以动水切断进入蜗壳的水流，起到机组防飞逸的作用。但是大型轴流转桨式机组、贯流机组由于其进口断面较大，不便于设主阀或设置主阀不经济，也就失去这个防飞逸措施。
重锤一般用在贯流式机组，挂于控制环上，可以在调速系统发生故障时关闭导叶，起到防飞逸的作用，适用范围较小。
快速闸门设于进水口处，可以动水下门。按照水轮发电机组的相关规范要求，它应能满足在5 min内关闭的时限要求。如果机组进水口流道高度较高，技术上难以满足5 min的时间要求。同时对于低水头电站，也可不设甚至不宜设置进口快速闸门。
对于未设置主阀（筒型阀）、重锤、快速闸门等防飞逸装置的水轮发电机组，可以采用本权利所述液压关闭装置替代上述装置。
发明内容
本发明主要目的在于对于未设置主阀（筒型阀），又未设置引水系统进口快速闸门的水轮发电机组，可以在水轮机调速器失灵、同时事故配压阀拒动的故障叠加的极端情况下，不需要任何自动化元器件的参与，提供一种纯手动的高可靠性水轮机导叶液压关闭装置。
一种具有水轮机导叶液压关闭机构的事故控制装置，包括事故配压阀10和导叶接力器油缸11；所述事故配压阀10为二位六通型换向阀，事故配压阀10上设有压力油口P、调速器主配压阀关闭腔口A、调速器主配压阀开启腔口B、导叶接力器油缸关闭腔口C、导叶接力器油缸开启腔口D和回油口T；所述导叶接力器油缸11为活塞式油缸，包括缸体和活塞，其特征在于：
还包括由高压油泵1构成的水轮机导叶液压关闭机构，高压油泵1的出油口依次串联着单向阀2、截止阀3和出油活接头4；高压油泵的回油口设有回油活接头5；
所述事故配压阀10的导叶接力器关闭腔口C串联着第二高压阀7，导叶接力器开启腔口D串联着第三高压阀8；第二高压阀7的出口通过三通管分为两路，一路串联着第一高压阀6，第一高压阀6的进口通过出油活接头连通着高压油泵的出油口，另一路连通着所述导叶接力器油缸11的关闭腔；第三高压阀8的出口通过三通管分为两路，一路串联着第四高压阀9，第四高压阀9的出口通过回油活接头连通着高压油泵的回油口，另一路连通着所述导叶接力器油缸11的开启腔；
水轮机组正常工作时，第二高压阀7和第三高压阀8常开，第一高压阀6和第四高压阀9常闭；
当水轮机组转速上升至115%额定转速，且事故配压阀10出现拒动时，则手动关闭第二高压阀7和第三高压阀8，切断事故配压阀10与导叶接力器油缸11的油管路，同时，打开第一高压阀6和第四高压阀9；使第一高压阀6的进口通过出油活接头连通高压油泵的出油口，第四高压阀9的出口通过回油活接头连通高压油泵的回油口，启动高压油泵1，将高压油供入导叶接力器油缸11的关闭腔，实现水轮机导叶关闭。
进一步限定的技术方案如下：
所述高压油泵1为立式水轮发电机组顶转子用油泵。
所述第一高压阀6、第二高压阀7、第三高压阀8和第四高压阀9均为高压球阀。
本发明的有益技术效果体现在以下方面：
1）本发明用于水轮机导叶关闭装置，可以推广至各类型水电站，作为机组防飞逸保护。
2）机组正常运行时，本装置不起作用，当机组出现调速器失灵、事故配压阀拒动等事故情况时，且又无主阀（筒型阀）、重锤、快速闸门等其他防飞逸措施时，手动操作该装置，通过高压油泵，将高压油直接供入导叶接力器关闭腔，紧急关闭导叶。
3）本发明仅通过增加移动式高压油泵装置和外接油管路，实现紧急关闭导叶，不需要增加控制元件，操作简单方便，同时结构简单紧凑，管路少，制造成本低，系统效率高。
4）通过管路上的高压球阀，实现本装置的投入和切除，与机组正常调速系统互不干扰，保证整个机组的安全性。
5）在设有本发明所述水轮机导叶液压关闭装置后，可不再设置主阀（筒型阀）、重锤、快速闸门等其他防飞逸措施，从而大幅节省工程投资。
如安徽某电站，装有2台单机10MW的轴流转桨式水轮发电机组，采用本发明所述装置后，从而取消了发电引水隧洞进口快速闸门，节省投资约500万元。
附图说明
图1为本发明连接系统图。
上图中序号：高压油泵1、单向阀2、截止阀3、出油活接头4、回油活接头5、第一高压阀6、第二高压阀7、第三高压阀8、第四高压阀9、事故配压阀10、导叶接力器油缸11。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地说明。
参见图1，一种具有水轮机导叶液压关闭机构的事故控制装置包括事故配压阀10和导叶接力器油缸11；所述事故配压阀10为二位六通型换向阀，事故配压阀10上设有压力油口P、调速器主配压阀关闭腔口A、调速器主配压阀开启腔口B、导叶接力器油缸关闭腔口C、导叶接力器油缸开启腔口D和回油口T；所述导叶接力器油缸11为活塞式油缸，包括缸体和活塞，改进在于：
还包括水轮机导叶液压关闭机构；水轮机导叶液压关闭机构包括高压油泵1、单向阀2、截止阀3、出油活接头4和回油活接头5；高压油泵1为立式水轮发电机组顶转子用油泵，常用型号GL型。高压油泵1的出油口依次串联着单向阀2、截止阀3和出油活接头4；高压油泵的回油口设有回油活接头5。
所述事故配压阀10的导叶接力器关闭腔口C串联着第二高压阀7，导叶接力器开启腔口D串联着第三高压阀8；第二高压阀7的出口通过三通管分为两路，一路串联着第一高压阀6，第一高压阀6的进口通过出油活接头连通着高压油泵的出油口，另一路连通着所述导叶接力器油缸11的关闭腔；第三高压阀8的出口通过三通管分为两路，一路串联着第四高压阀9，第四高压阀9的出口通过回油活接头连通着高压油泵的回油口，另一路连通着所述导叶接力器油缸11的开启腔。
所述第一高压阀6、第二高压阀7、第三高压阀8和第四高压阀9均为高压球阀。
高压油泵1的油压P1值等于导叶接力器油缸11的额定操作油压。
高压油泵输油量
式中，n为导叶接力器的个数；S为导叶接力器活塞行程，mm；d为接力器直径，mm；T为水轮发电机允许在飞逸转速下运行时间，s；一般为120s。
所述高压球阀、出油活接头4和回油活接头5的压力值P2=P1。
具有水轮机导叶液压关闭机构的事故控制装置的工作原理说明如下：
水轮机组正常工作时，第二高压阀7和第三高压阀8常开，第一高压阀6和第四高压阀9常闭。
当水轮机组转速上升至115%额定转速，且事故配压阀10出现拒动时，则手动关闭第二高压阀7和第三高压阀8，切断事故配压阀10与导叶接力器油缸11的油管路，打开第一高压阀6和第四高压阀9；使第一高压阀6的进口通过出油活接头4连通高压油泵1的出油口，第四高压阀9的出口通过回油活接头5连通高压油泵1的回油口，启动高压油泵1，将高压油供入导叶接力器油缸11的关闭腔，实现水轮机导叶关闭。
Claims (1)
1.一种具有水轮机导叶液压关闭机构的事故控制装置，包括事故配压阀（10）和导叶接力器油缸（11）；所述事故配压阀（10）为二位六通型换向阀，事故配压阀（10）上设有压力油口P、调速器主配压阀关闭腔口A、调速器主配压阀开启腔口B、导叶接力器油缸关闭腔口C、导叶接力器油缸开启腔口D和回油口T；所述导叶接力器油缸（11）为活塞式油缸，包括缸体和活塞，其特征在于：
还包括由高压油泵（1）构成的水轮机导叶液压关闭机构，高压油泵（1）的出油口依次串联着单向阀（2）、截止阀（3）和出油活接头（4）；高压油泵的回油口设有回油活接头（5）；
所述事故配压阀（10）的导叶接力器关闭腔口C串联着第二高压阀（7），导叶接力器开启腔口D串联着第三高压阀（8）；第二高压阀（7）的出口通过三通管分为两路，一路串联着第一高压阀（6），第一高压阀（6）的进口通过出油活接头连通着高压油泵的出油口，另一路连通着所述导叶接力器油缸（11）的关闭腔；第三高压阀（8）的出口通过三通管分为两路，一路串联着第四高压阀（9），第四高压阀（9）的出口通过回油活接头连通着高压油泵的回油口，另一路连通着所述导叶接力器油缸（11）的开启腔；
水轮机组正常工作时，第二高压阀（7）和第三高压阀（8）常开，第一高压阀（6）和第四高压阀（9）常闭；
当水轮机组转速上升至115%额定转速，且事故配压阀（10）出现拒动时，则手动关闭第二高压阀（7）和第三高压阀（8），切断事故配压阀（10）与导叶接力器油缸（11）的油管路，同时，打开第一高压阀（6）和第四高压阀（9）；使第一高压阀（6）的进口通过出油活接头连通高压油泵的出油口，第四高压阀（9）的出口通过回油活接头连通高压油泵的回油口，启动高压油泵（1），将高压油供入导叶接力器油缸（11）的关闭腔，实现水轮机导叶关闭；
所述高压油泵（1）为立式水轮发电机组顶转子用油泵；
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