尼那水電站油泵出口閥組設(shè)計

(中國東方電氣集團(tuán) 自動控制工程有限公司，四川 德陽 618000)

引言

調(diào)速系統(tǒng)油壓裝置是向機組調(diào)速系統(tǒng)提供穩(wěn)定可靠的工作油源的液壓儲能裝置，包含壓力油箱及其附件、回油箱、油泵及其控制和保護(hù)用閥組、油壓裝置控制柜以及所有其他必要的管路、電纜、表計等附件[1]。在整個油壓裝置中，對油泵的運行與安全保護(hù)是其中最重要的組成部分，此功能一般由油泵出口組合閥來實現(xiàn)。組合閥通常由卸載閥、安全閥、單向閥等組成，其作用是確保油泵加載平穩(wěn)，并作為油壓裝置液壓系統(tǒng)二級壓力保護(hù)裝置，在油泵出口壓力超過系統(tǒng)最大正常工作油壓整定值時，作為先導(dǎo)控制的安全閥控制主油路泄壓[2-3]。單向閥的作用是在油泵不輸出壓力油時，隔斷壓力油箱和調(diào)速系統(tǒng)到油泵出口的油路。在油泵帶負(fù)載工作時，泵出口壓力油頂開單向閥閥芯，向壓力油箱和調(diào)速系統(tǒng)供油。

1 項目背景

尼那水電站位于青海省貴德縣境內(nèi)黃河干流上，工程屬三等中型，樞紐由左岸副壩、左岸泄水閘、泄水底孔、電站廠房壩段(排沙孔)、右岸副壩、右岸開敝式110 kV開關(guān)站及進(jìn)廠公路等組成，設(shè)計正常蓄水位2235.5 m，為日調(diào)節(jié)水庫。尼那水電站是一座河床式電站，機型為燈泡貫流式，是黃河上首次建設(shè)這種機型的水電站，單機容量40 MW，總裝機為160 MW。電站于2003年2月28日下閘蓄水，2004年1月1日4臺機組全部投產(chǎn)，經(jīng)過十多年的運行后，調(diào)速器用油壓裝置逐漸暴露出許多問題。本研究對電站全部4臺機組油壓裝置的液壓系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)設(shè)計、設(shè)備布置進(jìn)行重新設(shè)計和更換。

2 原油壓裝置介紹

尼那水電站4臺機組在十多年的運行期間，調(diào)速器用油壓裝置暴露的問題比較多。主要表現(xiàn)為油泵運行控制和保護(hù)這部分的液壓系統(tǒng)設(shè)計和設(shè)備布置方式不合理，造成后期電廠運行、檢修、維護(hù)等工作困難和油泵電機組及各液壓元件的損壞頻率高，現(xiàn)將原油壓裝置配置和液壓系統(tǒng)進(jìn)行介紹并分析問題原因。

2.1 油壓裝置配置

油泵從回油箱清潔區(qū)吸油，加壓后送入壓力油箱，由壓力油箱向調(diào)速系統(tǒng)提供穩(wěn)定、清潔的壓力油。液壓控制元件、接力器的回油和來自機組漏油箱的油液通過油管流回到油箱臟油區(qū)，經(jīng)回油箱內(nèi)部濾網(wǎng)過濾后投入下次循環(huán)。每臺油壓裝置設(shè)置兩套油泵電機組(M1,M2)，每套油泵電機組的額定壓力和流量均相同，輪流定義為主用和備用油泵，采用間歇運行方式。當(dāng)壓力油箱內(nèi)壓力降到正常工作油壓下限時，壓力開關(guān)發(fā)訊到油壓裝置控制柜，接通主用油泵電機電源，主油泵啟動向壓力油箱和系統(tǒng)補油。如果系統(tǒng)壓力繼續(xù)下降，再啟動備用泵；當(dāng)壓力恢復(fù)到正常工作油壓上限時，壓力開關(guān)發(fā)訊切斷電源，油泵停止運行。

兩套油泵共用油泵出口安全閥(A1)、空載閥(A2)、感壓閥(A3)、單向閥(A4)和隔離調(diào)速系統(tǒng)與壓力油箱的隔離閥(A7)及其控制電磁閥(E1)，其中油泵出口安全閥，空載閥和感壓閥均布置在回油箱內(nèi)。油泵出口油液經(jīng)空載閥卸壓回油時，由布置在油箱外部的冷卻器對油液進(jìn)行冷卻。壓力油箱底部到回油箱設(shè)有排油管路，其上裝有常閉閥門(F1)，用于在檢修時，手動將油罐油液全部排到回油箱。油壓裝置液壓系統(tǒng)原理圖見圖1。

2.2 設(shè)備工作原理和問題分析

作為油泵空載和負(fù)載運行控制的感壓閥采用純機械式的二位三通液控?fù)Q向閥，閥兩端的控制腔，X腔安裝彈簧，Y腔引自調(diào)速系統(tǒng)的控制油。當(dāng)系統(tǒng)中的壓力油在感壓閥Y腔產(chǎn)生的力大于X腔彈簧力設(shè)定值時，彈簧被壓縮，感壓閥左工位處于工作位置，此時空載閥Y腔的液壓油經(jīng)感壓閥回油，空載閥另一控制腔X與油泵出口相通，在油泵出口壓力油作用下，使空載閥處于右側(cè)位置，油泵處于空載運行狀態(tài)，輸出的油全部經(jīng)空載閥和冷卻器后回到油箱，此時油壓裝置液壓系統(tǒng)狀態(tài)如圖1所示。

圖1 原油壓裝置液壓系統(tǒng)簡圖

當(dāng)系統(tǒng)壓力降低，低于感壓閥彈簧整定壓力時，感壓閥在彈簧力作用下?lián)Q向，空載閥Y控制腔的油液經(jīng)感壓閥來自調(diào)速系統(tǒng)，在Y腔壓力油作用下，將空載閥換向至左側(cè)關(guān)閉位置。當(dāng)油泵出口壓力大于系統(tǒng)壓力時，壓力油頂開單向閥(A4)輸出到壓力油箱和調(diào)速系統(tǒng)中。安全閥(A1)的啟閉為液壓控制方式，當(dāng)油泵出口壓力大于安全閥彈簧整定壓力時，在控制液壓油作用下，彈簧被壓縮，安全閥主油路導(dǎo)通，提供油泵過載保護(hù)。隔離閥為壓差式液控?fù)Q向閥，閥的2個控制腔分別與壓力油箱和其控制電磁閥(E1)連通，Y控制腔(與電磁閥E1連通)的有效作用面積大于X腔(與壓力油箱連通)，通過電磁閥換向，達(dá)到控制隔離閥關(guān)閉和開啟的目的。單向閥(A5，A6)的作用是在其中一臺油泵輸出壓力油時，將油路隔斷，防止另一臺油泵倒轉(zhuǎn)。

因油泵出口安全閥，空載閥，感壓閥和單向閥及其控制管路和操作閥門等設(shè)備均布置在回油箱內(nèi)，如需對這幾個閥和管路進(jìn)行檢修及對彈簧預(yù)緊力重新調(diào)整，需排空回油箱油液，檢修人員進(jìn)入到回油箱里面進(jìn)行工作，造成檢修、調(diào)試和整定工作困難。同時油壓裝置中各閥均單獨設(shè)計、獨立布置，閥之間用明管路連接，造成管路繁多，回油箱內(nèi)管路布置凌亂。由于管路設(shè)計和布置方式的不合理，機組運行過程中還發(fā)生過機組與回油箱及管路的共振現(xiàn)象，且回油箱內(nèi)工作空間狹小，管路及閥的漏點也較多。因2套油泵共用1套單向閥、安全閥、空載閥和感壓閥，當(dāng)其中任何1個閥出現(xiàn)問題，均會造成2個油泵不能工作，都需機組停機才能處理。同時因共用液壓控制閥，需考慮2臺油泵同時工作時通流情況，導(dǎo)致各閥選型設(shè)計較大，進(jìn)一步占用油箱內(nèi)部的安裝空間。另外，因油泵啟動控制均為機械式，控制精度完全靠感壓閥彈簧性能來保證，當(dāng)機組長期運行后，會因彈簧性能變化而引起動作值變化。在實際運行時曾發(fā)生過油泵一直在空載運行，壓力油箱建不起壓的情況。機組經(jīng)過多年運行后，還發(fā)生了感壓閥無論在油泵帶載還是空載狀態(tài)時都存在不同程度的漏油現(xiàn)象，由于感壓閥Y控制腔的油來自壓力油箱，造成壓力油箱緩慢泄壓，進(jìn)而導(dǎo)致油泵打油頻繁，泄油量大時還造成油溫升高，油質(zhì)變壞[4]。

圖2 油壓裝置液壓系統(tǒng)圖

3 改造方案

針對以上分析，確定如下改造方案：不采用在原液壓系統(tǒng)中進(jìn)行系統(tǒng)局部修正和更換部分設(shè)備的方式，而將原系統(tǒng)中對油泵起控制和保護(hù)功能的各個閥由相互獨立的布置形式，設(shè)計為組合式，全部功能由安裝在1個閥塊上的各標(biāo)準(zhǔn)液壓閥實現(xiàn)，并且每臺油泵配置1套組合閥組[5]?？紤]到尼那電廠油泵出口在回油箱內(nèi)部，油泵出口到組合閥進(jìn)油口的管路也必然安裝在油箱內(nèi)，因此組合閥進(jìn)油口設(shè)置在閥組下端面，見圖3。為方便油泵和閥組檢修，將油泵和閥組整體放置在1個腰形安裝板上，根據(jù)安裝板尺寸，重新在回油箱面板上開孔，用螺栓將安裝板與回油箱固定。安裝板上裝有2個吊環(huán)螺釘，當(dāng)需要檢修油泵或閥組時，僅需要把安裝板固定螺栓拆除，將油泵和閥組整體吊出油箱，而不需要排空油箱油液，方便了檢修和維護(hù)工作。閥組的控制和主回油通過腰形安裝板上的開孔，由2個回油管直接引到回油箱(1個回油管為主回油用，另1個為控制回油用。回油分別設(shè)置，可防止油路產(chǎn)生背壓而互相干擾)。安裝時回油管插入油箱最低油位以下，確保在任何情況下，空氣不會通過回油管進(jìn)入閥組，產(chǎn)生振動、損壞元件。將回油箱內(nèi)部原油壓裝置部分的管路全部拆除，同時由于油箱和管路的冷卻作用，油液因安全閥溢流所造成的溫升有限，取消了油泵回油冷卻裝置，使回油箱整體設(shè)備構(gòu)成及布置大為簡化，僅保留原壓力油箱出口隔離閥及其控制電磁閥。如圖2為改造后的油壓裝置液壓系統(tǒng)原理圖，其中虛線框內(nèi)為組合閥液壓系統(tǒng)，左側(cè)為油泵帶載打油狀態(tài)，右側(cè)為油泵空載狀態(tài)。

3.1 閥組系統(tǒng)和配置

組合閥主要元件為安全與卸載功能共用的回油用插裝閥(B1)、方向控制用插裝閥(B2)、安全閥先導(dǎo)閥(X1)、啟動閥(X2)和先導(dǎo)控制電磁閥(X3)及產(chǎn)生油路阻尼用的節(jié)流小孔(J1～J4)組成。所有標(biāo)準(zhǔn)液壓控制元件均安裝在1個閥塊上，實現(xiàn)對油泵的控制和保護(hù)功能，圖3為組合閥外形圖。

圖3 組合閥外形圖

由上述元件完成對泵輸出壓力、安全溢流、先導(dǎo)控制和低壓啟動等控制和保護(hù)功能。在先導(dǎo)電磁閥(X3)控制下，插裝閥(B1)實現(xiàn)開啟或關(guān)閉，油泵空載時的排油經(jīng)該插裝閥回到油箱。B2是作為油泵方向控制的二通插裝閥，起到油泵出口與壓力油箱隔離或連通的作用，其先導(dǎo)控制油來自調(diào)速系統(tǒng)。安全閥先導(dǎo)閥和啟動閥的控制油均來自油泵出口，不同的是，安全閥先導(dǎo)閥主油路是過壓導(dǎo)通，而啟動閥則是過壓關(guān)閉。組合閥設(shè)有4個油口，與油泵出口相連的進(jìn)油口，與壓力油箱和調(diào)速系統(tǒng)相連的出油口和與回油箱連接的2個回油口。

1) 啟動閥

因大功率油泵電機組本身的質(zhì)量大、慣性大，故從油泵啟動至額定轉(zhuǎn)速需要一定時間。若油泵電機在達(dá)到額定轉(zhuǎn)速之前帶上負(fù)載，會造成電機負(fù)載電流過大，油泵和電機轉(zhuǎn)動部件出現(xiàn)異常響聲等問題，導(dǎo)致油泵電機加速損壞[6]。設(shè)置啟動閥的目的是使油泵在剛起動時處于空載狀態(tài)，其輸出的流量全部經(jīng)回油插裝閥流回油箱。當(dāng)先導(dǎo)電磁閥處于得電位置(圖2所示狀態(tài))，回油插裝閥在控制腔壓力油和彈簧的作用下關(guān)閉，隨著油泵輸出的流量逐漸增大，油壓力升高，壓縮啟動閥彈簧，使啟動閥主油路關(guān)閉。隨著油泵輸出的壓力繼續(xù)增大，直到頂開方向控制插裝閥，向壓力油箱和調(diào)速系統(tǒng)輸入壓力油。油泵這種啟動過程定義為電氣和機械聯(lián)合啟動控制方式，泵是在電動機轉(zhuǎn)速達(dá)到額定值后，電磁閥線圈得電，在啟動閥的作用下，在短時間內(nèi)逐漸帶上負(fù)載。這種控制方式的特點是控制精度高，通過對先導(dǎo)電磁閥得電時間的控制，能確保油泵在到達(dá)額定轉(zhuǎn)速后才帶上負(fù)載。

2) 先導(dǎo)控制電磁閥

回油用插裝閥的開啟和關(guān)閉通過1個二位三通先導(dǎo)電磁閥來控制。如圖2所示，當(dāng)電磁閥得電時，插裝閥控制壓力油來自油泵出口，此時插裝閥處于關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)電磁閥失電時，控制壓力油與回油相通，插裝閥開啟，油泵處于空載運行狀態(tài)。該組合閥液壓系統(tǒng)也可以設(shè)計為不采用先導(dǎo)電磁閥控制方式。此時油泵在剛開始啟動時，輸出的油液大部分經(jīng)回油插裝閥回到油箱，同時小部分油液進(jìn)入啟動閥和回油插裝閥控制腔，使啟動閥和插裝閥逐漸關(guān)閉，油泵便逐漸帶上負(fù)載。隨著油泵輸出流量的不斷增大，當(dāng)回油插裝閥和啟動閥完全關(guān)閉，油泵壓力達(dá)到系統(tǒng)額定值時，油液便頂開方向控制插裝閥閥芯而向壓力油箱和調(diào)速系統(tǒng)供壓力油。此方式因沒有電氣控制參與，定義為油泵純機械卸載、啟動方式。因回油用插裝閥與啟動閥都參與油泵啟動控制，增大了油泵回油流道通經(jīng)，油泵的回油流量從大逐漸變小，輸出油壓力逐漸升高，保證了油泵啟動過程的平穩(wěn)。

3) 安全閥

安全閥是為保證壓力油箱和調(diào)速系統(tǒng)的壓力不超過額定工作壓力而設(shè)置的超壓泄放裝置，同時也為保護(hù)油泵在其額定工作壓力范圍內(nèi)使用，避免油泵長時間超壓工作，造成油泵泄漏量增大，磨損加劇。安全閥采用機械式先導(dǎo)溢流閥結(jié)構(gòu)，回油插裝閥作為安全閥主閥，當(dāng)油泵出口油液壓力大于先導(dǎo)閥彈簧整定壓力時，壓力油壓縮彈簧，先導(dǎo)閥(X1)主油路打開，油泵出口壓力油少量經(jīng)先導(dǎo)閥、大量經(jīng)回油插裝閥回到油箱。

4) 節(jié)流孔

因插裝閥閥芯的較大慣性和快速運動，會引起液壓系統(tǒng)壓力尖峰和沖擊，同時產(chǎn)生閥芯撞擊噪音。為避免此情況發(fā)生，在插裝閥蓋板選型時，選擇控制油路帶節(jié)流孔(J1～J4)的蓋板，使閥芯在快速運動過程中產(chǎn)生一定的阻尼，避免閥芯運動過快。節(jié)流孔J3的作用是在安全先導(dǎo)閥溢流時，根據(jù)式(1)，會在回油插裝閥控制腔和油泵出口之間形成一定的壓力差，這個壓力差應(yīng)保證回油插裝閥閥芯在安全先導(dǎo)閥動作后能處于完全打開的位置，即滿足式(2)的受力要求，保證油泵壓力油能夠完全回油。節(jié)流孔J2作用是減小從油泵出口到啟動閥控制腔的油液壓力，使啟動閥控制腔的油壓在油泵帶載打油后不至升高過快，從而使啟動閥不會關(guān)閉過快。在油泵純機械卸載、啟動方式中，對啟動閥主油路和回油插裝閥關(guān)閉時間的控制，應(yīng)使油泵轉(zhuǎn)速到達(dá)額定轉(zhuǎn)速后再完全關(guān)閉，這個調(diào)整時間也可通過啟動閥彈簧來整定。

(1)

p1S1-f1-f2-p2S2>0

(2)

式中，p1—— 油泵出口壓力

p2—— 回油插裝閥控制腔壓力

Cd—— 流量系數(shù)

A0—— 出流孔口的面積

ρ—— 液體密度

q—— 流量

S1—— 插裝閥芯下腔作用面積

S2—— 插裝閥芯上腔作用面積

f1—— 彈簧力

f2—— 閥芯所受液動力

3.2 閥組工作原理、設(shè)計和結(jié)構(gòu)特點

油泵啟動過程已經(jīng)有詳細(xì)介紹。當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到額定壓力，需要停泵時，應(yīng)先使電磁閥失電，方向插裝閥關(guān)閉，油泵處于泄壓、空載狀態(tài)，再使油泵停轉(zhuǎn)。此停泵方式避免了油泵帶載停轉(zhuǎn)，方向插裝閥突然關(guān)閉，閥芯帶來的瞬時沖擊造成壓力油倒流回油泵出口，造成油泵反轉(zhuǎn)，損壞油泵等問題。

油泵出口組合閥組是油壓裝置的重要組成部分，重新設(shè)計的油泵出口組合閥，將原來單獨布置的單向閥、安全閥、空載閥、感壓閥等各閥功能整合在一起并增設(shè)了低壓啟動閥，利用液壓順序控制油路并加設(shè)電磁閥先導(dǎo)控制，解決了原油壓裝置中感壓閥動作不穩(wěn)定、動作噪聲大及油泵起動沖擊大、各閥布局凌亂、管路多、滲漏點多和安裝、調(diào)試、維護(hù)不方便等許多問題。改造后的油壓裝置較原來分立閥便于安裝調(diào)試，減少了設(shè)備漏油點、提高了油壓裝置整體工作性能。閥的多種控制和保護(hù)功能可根據(jù)對油泵不同的應(yīng)用工況，組合或單獨使用。相比較其他型式的油泵出口組合閥，本閥組采用先導(dǎo)控制電磁閥和純機械式的啟動閥，電氣、機械兩種方式參與控制油泵啟動、運行全過程。通過電磁閥激磁與否并結(jié)合軟啟動器、油泵啟動控制程序，能比較精確的控制油泵的空載和負(fù)載運行時間，保證油泵在空載狀態(tài)并充分潤滑、達(dá)到額定轉(zhuǎn)速后再逐漸加載向壓力油箱和調(diào)速系統(tǒng)供油。當(dāng)泵在帶負(fù)載工作階段時先導(dǎo)控制電磁閥可隨時斷電，使油泵空載，起到保護(hù)限壓作用。

在2個組合閥的出口管路上分別安裝有檢修閥門(F2)，便于對油泵或組合閥組的在線檢修，而不影響另一個油泵的正常工作。考慮到傳統(tǒng)的普通截止閥密封性能差、使用壽命短，難以長期安全可靠使用，故在檢修閥門選型時，采用密封性能好、使用壽命長的球閥型式，從而避免了使用截止閥的缺陷，不會因檢修閥門的泄漏造成油液污染，減少電廠維護(hù)的工作量。

4 組合閥試驗

油泵出口組合閥功能、性能試驗是整個油壓裝置試驗的重要組成部分。組合閥起著控制和保護(hù)油泵的重要任務(wù)，其是否能長期正常工作對整個電站安全運行都有重要影響。國家標(biāo)準(zhǔn)中對組合閥的性能指標(biāo)有明確要求。

4.1 試驗調(diào)整過程

1) 安全閥調(diào)整

安全閥的壓力動作值整定是通過其先導(dǎo)閥調(diào)壓彈簧來進(jìn)行。調(diào)整方法為：首先將彈簧稍微旋緊，使安全閥動作值加大，之后啟動油泵，電磁閥通電后慢慢將安全閥調(diào)壓彈簧放松，時刻觀察油箱壓力的變化情況，當(dāng)壓力不再升高時，說明油泵輸出的流量全部經(jīng)安全閥和回油插裝閥泄回到油箱，要求此時油箱壓力不得大于額定工作壓力的110%[7]。將安全閥鎖緊螺母擰緊，再次重新啟動油泵，觀察安全閥剛開啟時的壓力值，要求此壓力值不得小于額定工作壓力的102%[7]。如果此時安全閥開啟壓力大于額定工作壓力的102%，說明彈簧整定合適，開啟和泄壓的壓力均在國標(biāo)要求的范圍內(nèi)。如若安全閥開啟壓力小于額定工作壓力的102%，說明安全閥動作過早，此時需將彈簧繼續(xù)擰緊，增加開啟排油的壓力值。一般來說，安全閥開始溢流時壓力值的重要性要低于全開壓力值，如果安全閥開啟壓力低，則會使油泵輸油效率降低，增加油泵帶載工作時間，同時因油泵功率損失大，也會使油溫增加。但如果安全閥全開壓力值過大，可能會引起壓力油箱的空氣安全閥動作，產(chǎn)生事故隱患[8]。比較兩者的嚴(yán)重性，在工程實踐中，一般保證的是安全閥全開壓力值不超過標(biāo)準(zhǔn)要求[9]。大多情況下，彈簧的剛度系數(shù)是能夠滿足國標(biāo)對油泵出口安全閥開啟和全開壓力整定數(shù)值要求的，如果實在相差過大，則需要考慮更換彈簧，改變安全閥控制油路阻尼孔徑(J3)來滿足壓力整定要求。

2) 啟動閥調(diào)整

通過調(diào)整低壓起動閥的行程調(diào)節(jié)螺釘(即調(diào)整啟動閥彈簧壓縮量)和調(diào)整節(jié)流孔(J2)的孔徑，可控制啟動閥主油路關(guān)閉時間。在純機械啟動方式時，應(yīng)盡量使油泵在此時間內(nèi)轉(zhuǎn)速能夠達(dá)到額定轉(zhuǎn)速。將螺釘向里順時針旋轉(zhuǎn)使彈簧處于壓縮狀態(tài)(或增大節(jié)流孔孔徑)，啟動閥主油路關(guān)閉時間縮短；反之則時間變長。根據(jù)大多數(shù)電廠的運行實踐，整定時間一般為1 s左右。該時間會受到啟動閥通徑大小，油泵輸油量大小和彈簧整定值的影響，一般情況下應(yīng)使此時間盡可能長，使油泵達(dá)到額定轉(zhuǎn)速且充分潤滑目的。合理的整定時間可保證油泵啟動平穩(wěn)，電機不會發(fā)生電流過載保護(hù)故障，保證機組運行安全。

3) 方向插裝閥調(diào)整

插裝閥的閥芯行程不能過大，以免在閥芯回座時產(chǎn)生較大的沖擊力和噪聲，同時插裝閥行程也不能過小，應(yīng)滿足油泵輸出流量全通過的要求。若閥芯行程過短，則會造成油泵帶載打油時間過長，壓力油溢流過多，油泵功率損失和油溫升高，同時也可能造成調(diào)速系統(tǒng)壓力油不能及時補充，影響機組調(diào)節(jié)情況的發(fā)生。因此單向閥的行程調(diào)節(jié)首先要在滿足油泵流量全通過的前提下，盡量調(diào)整到使閥芯的空行程減小[10]。根據(jù)多數(shù)水電機組調(diào)速系統(tǒng)用油泵工作時間統(tǒng)計，一般情況下，油泵帶載工作時間為30～60 s。加載時間過短，會使油泵剛帶上負(fù)載便停泵，造成油泵損壞；加載時間過長，會造成壓力油量滿足不了機組調(diào)節(jié)要求和油泵功率損失大等問題[11-12]。尼那電廠4臺機組方向插裝閥閥芯行程經(jīng)整定后油泵每次帶載打油時間平均為42 s，滿足機組安全運行要求。

表1 組合閥主要性能參數(shù)

4.2 試驗結(jié)果

經(jīng)現(xiàn)場測試，組合閥主要控制性能的實測參數(shù)如表1所示，1號機組油壓裝置2個插裝閥試驗數(shù)據(jù)，油泵額定壓力(即調(diào)速系統(tǒng)和壓力油箱額定壓力)為6.3 MPa，額定轉(zhuǎn)速為1450 r/min，輸出流量為225 L/min，主油泵啟動壓力為6.0 MPa，停泵壓力為6.3 MPa。改造后油泵在啟動、帶負(fù)載和停泵過程中，沒有發(fā)生異常響聲、油泵倒轉(zhuǎn)和電流過載等故障。油泵空載時間的設(shè)置由油壓裝置控制程序完成，全廠統(tǒng)一設(shè)置為4 s。根據(jù)電機參數(shù)和實測油泵電機啟動電流，4 s的油泵啟動時間足夠使油泵到達(dá)額定轉(zhuǎn)速。根據(jù)實測數(shù)據(jù)，油泵出口安全閥開啟和全開壓力整定值滿足國標(biāo)要求[13]。

5 結(jié)論

油壓裝置油泵出口組合閥組是每個油泵必備的重要控制和保護(hù)設(shè)備。閥組的具體設(shè)計型式多樣，但基本上都要求具有油泵運行方式控制和過載保護(hù)功能。本研究針對尼那水電廠設(shè)計的組合閥組，具有多種油泵啟、停控制和保護(hù)功能，這些功能可根據(jù)對油泵不同的應(yīng)用要求，單獨或組合使用，擴展了閥組的應(yīng)用范圍。與現(xiàn)有組合閥相比，本閥組增加了純機械和電氣、機械聯(lián)合啟動功能，控制回油與主回油分開，避免了油路之間的相互干擾。油泵空載和過壓溢流使用同一個回油插裝閥做主閥，減少了元件數(shù)量，且安裝、檢修和維護(hù)工作大為簡化。經(jīng)改造后尼那水電站近3年的安全運行，說明了閥組設(shè)計和對油泵控制方式的正確性、合理性。目前本組合閥及變化型式(包括油口方位、元件通徑和電磁閥等變化)已在國內(nèi)外多個水電項目中有應(yīng)用實例，該閥組也可在各種具有油泵控制和保護(hù)要求的工程領(lǐng)域中推廣使用。今后還將針對小流量油泵特點，開發(fā)出適合連續(xù)或間歇運行的油泵控制閥組，進(jìn)一步拓寬閥組應(yīng)用范圍。