惠蓄上游引水隧洞排水针形阀及其消能方式改造浅析.pdf

第7期
广东水利水电
2016年7月
GUANGDONG WATER RESOURCES AND HYDROPOWER
Jul.2016
惠蓄上游引水隧洞排水针形阀及其消能方式改造浅析
刘少伟,王琪
惠州蓄能发电有限公司,广东惠州516100)
摘要:惠蓄机组具有水头高,引水隧洞长的特点,其进水阀前引水隧洞排水面临高水头、高压力、高能量、大流量和
时间长的考验。需要一组耐高压、消能良好、抗振性能好和过流能力强的排水系统。因此上游引水隧洞排水系统由第
道不锈钢球阀、第二道针形阀和第三道河阀纽成。在第一次进行上游水道排水的时候出现了针型因振动过大,水锤导
致针型阀润芯断裂,通过分析针型网断裂的原因,将针型的传动机构加工成梯形结构,增加阀芯弹簧缓冲机构,取消
芯翼板,调整安装方式的政造,以达到在往后的排空上游隧洞内的水时不会再出现阀芯断裂的现象,排水过程要平
稳,保证了上游隧道排水的安全。
关键词:抽水蓄能机组;技术政造;针型阙;消能方式
中图分类号:TY732.3文献标识码:B文章编号:1008-0112(2016)07-0019~04
1概述
再出现阀芯断裂的现象,保证安全排空上游引水隧洞
惠州蓄能水电厂(以下简称惠蓄)水轮机工况额定内的水。
净水头为517.4m,毛水头为557m,引水系统长2针形阀参数
3104m;惠蓄电站上库正常蓄水位为762m,下库正
惠蓄进水阀上游引水隧洞排水针形阀是由西班牙
常蓄水位为231m。上游引水隧洞排水消能针形阀安ims,S.A.公司制造的全不锈钢高压阀门,网门参数
装高程为140m,两者水头差为622m即62.2ber。这如表1所示。
使得惠蓄机组具有水头高,引水隧洞长的特点,其进
表1阀门参数
水阀前引水隧洞排水面临高水头、高压力、高能量、
直径设计压力正常静水压力最大动水工作压力最大允许流量
大流量和时间长的考验。因此需要组耐高压、消能
[N200 77.5 bar 62.7 bar
56 bar
3m/
良好、抗振性能好和过流能力强的排水系统。
最大动水工作压力56bar,能在0~56ar的动水
惠蓄进水阀上游引水隧洞排水系统由第一道不锈头下排水,排水的速度变化在0~3m/s変化范围
钢球阀、第二道针形阀(以下称“上游引水隧洞排水针
阀体进出水口法兰角度:90°,水流垂直向下进
形阀”)、消能孔板和第三道闻阅组成,用于排空进水
,经过阀心消能减压后水平向左流出
阀前上游引水隧洞里面的水,惠蓄电厂机组进水阀上
针形阀在不同的工作水头下,可以调节阀门的开
游引水隧洞正常排水工作方式是:第一道不锈钢球阀度来控制排水速度
和第三道阐阀全开,由全不锈钢高压阀门一针形网3故障过程
来控制排水流量和速度,在不同的工作水头下,调节
2008年7月11日晚23:50开始上游引水隧洞排水
针型阀的开度来控制排水速度和流量。
工作。开启1“机组进水阀上游引水隧洞排水管的针形
在第一次进行上游引水隧洞检査维护排水的时候阀排水。此时,上游水位为630m,下游水位213m,
出现了上游引水隧洞针型阀在排水过程中振动过大,针形阀前水头为417m。经过调整开度,按照排水要
针型阀阀芯断裂,分析针型阀断裂的原因,对针型阀求流量控制在2300m2/h(0.64m/s)左右。排水至7
的传动机构,阀芯弹簧,阀芯翼板以及安装方式进行月12日13:25,针形阀发生剧烈振动并伴随间歇巨大
了相应的改造,以达到了在往后进行类似工作时不会的撞击声(水锤现象)。现场运行操作人员迅速关闭了
收稿阳期:2016-05-18;修回日期:2016-05-30
作者简介:刘少伟(1984),男,本科,工程师,从事抽水蓄能电站机电运行管理工作。
2016年7月第7期
刘少伟,等:惠蓄上游引水隧洞排水针形阀及其消能方式改造浅析
No.7 Jul. 2016
针形阀上游的球阀.避免了事故的扩大和恶化。
配合间隙大,也不能对阀杆起着良好的支承效果。
事故现场情況如下(阀门开关操作机构及其连接由于上述原因,在水流的作用下,阀杆将发生径向振
部件掉落)
动和弯曲。
1)阀杆断裂并弯曲。
2)伞形齿轮机构与支架连接刚度不足,防松不可
2)操作机构连接螺栓和螺母螺纹被剪平。
靠,在阀杆振动作用下将产生松脱,最終造成阀杆折
3)上部球阀下法兰的一个连接螺母被振脱掉落断的严重后果。
地面。
3)伞形齿轮机构无法锁锭。阀杆在水流的作用下
4)针形阀下游法兰漏水现象。
产生强烈轴向振动,并不断朝关闭方向移动,使得阀
5)在排水过程中还伴随着巨大的噪声。
门难于控制和増加阀杆的受力
2008年7月15日更換新针形阀后,继续引水隊
4)针尖从针头脱出,显然是在阀杆折断后由于撞
洞排水,针形阀阀杆再次断裂。事故现场图片详见击造成的结果。
1~4
惠蓄针形阀工作条件完全是在设计规定的水头和
流量范围内,但只经短时间运行即发生严重破坏,显
然该针形阀不能适应高水头下的工作。为了避兔破坏
现象重复发生,需要对针形阀作结构性的改进
4.1改造方案
通过认真分析研究,从改进阀门结构、排水管路
图1阀杄断裂断面
图2掉落地面的操作机构
布置和针形安装方式,減小水力振动对针形阀的影
响等方面采取措施,对其进行技术改造:
4.1.1阀门结构改造
原针形阀操作传动机构较短且传动轴为单纯的硬
连接,无缓冲机构,抗震性较差,所以在引水隧洞高
水头排水时经不起刷烈振动导致操作机构螺栓震脱
安全系数较低“。
图3断裂的阀杆
图4阀杆涡杆的两齿崩塌
所以对原针型阀(见图5)进行以下改造
4原因分析
1)将原来的传动机构加工成阶梯形
在第一次事故中,针形阀操作机构经过连续13.5h
2)增加了弹缓冲机构(加强了操作机构的抗震
的振动,阀杆在断裂面产生裂口并在振动的驱使下进
而发展成为整个阅杆断裂。阀杆断裂后,阀心失去例性),提高了安全系数:
3)取消丁阀芯上.3块翼板。
定,在高速水流和高水头的作用下阀心自关闭,不停
改造完成后新针型阀(见图6)
撞击断裂阀杆,并且反弹撞击阀体,阀,心如此来回运4.1.2排水管路布置及消能方式改造
动直到与断裂阀杆脱离接触。操作机构同样与断裂
1)原针型阀的消能方式采用孔径为中120mm单
阀杆一起被联动撞击,使连接螺栓螺纹破坏而失去紧
个节流片进行消能,消能作用十分有限。现将针形阀
固连接掉落地面。
后消能孔板的数量由1片增加至3片。改造为1个消
高压水流通过针形阀时,由于流速极高、流态变
化大,将不可避免引起针形阀的振动2。根据现象分能筒,包含了3个连续的消能孔板。每片节流片中心
析,除水力因素外,针形阀结构存在如下缺陷是造成
加工.3个重40mmn的节流孔。水流每经过1片消能孔
板,需要分別通过3个中40mm的节流孔,有效地降
破坏的主要原因:
低了上游侧的水压,水流经过3片串联的消能孔板后
1)阀杆支承精度与刚度不足。阀杆主要依靠轴套
即进行了3次降压,这样经过3消能孔板后有效降低
支承。针尖与阀座配合精度不足,且只有3块翼