組合式減壓閥在水電站中應用
摘要:減壓閥的性能,直接影響機組技術供水的品質,影響機組的安全穩(wěn)定運行,針對ZJY46H型減壓閥和膜片差壓式減壓閥在天生橋二級電站運用的實際情況,對兩種類型減壓閥的優(yōu)缺點進行對比分析,進行經(jīng)驗總結,并結合對ZJY46H型減壓閥本體及其控制回路的改進,說明ZJY46H型減壓閥在高水頭電站運用是可行的。
O 組合式減壓閥概述
電站位于總裝機6 X220 MW,*機組于1992年12月投運,1994年末一期4臺機組全部投運,2000年二期2臺機組全部投運。電站技術供水系統(tǒng)采用單元供水方式,即兩臺機組為一單元,電站初期運行技術供水主供水采用水泵供水,一單元有兩臺工作泵,一臺備用泵,水泵運行方式設計為循環(huán)備用,壓力鋼管減壓供水作為備用供水。在天生橋一級電站水庫投運后,采用壓力鋼管減壓供水作為機組技術供水主供水,每臺機組壓力鋼管上設有一個取水口,各自經(jīng)減壓后接入供水聯(lián)絡管。但由于電站投運初期由于河流內(nèi)泥沙含量較大,導致水泵軸套、密封頻繁損壞,故障率較高,因此在1994年將技術供水主供水改為壓力鋼管減壓供水,水泵供水為備用供水。
機組型式:立軸單輪混流式;高水頭:204 m;額定水頭:176 m;低水頭:174 m;加權平均水頭:185 m;額定水頭下的流量:139.8 m3/s;額定轉速:200 r/min;飛逸轉速:363 r/min;機組技術供水方式:自流減壓(主供水)、水泵(備用水);單機技術供水流量:1300 m3/h;單機供水壓力:0.7 MPa(主機)。
技術供水系統(tǒng)如圖1所示,電廠機組技術供水為2套裝置,主供水為自流減壓;備用為水泵供水。圖1中虛線以上部分為自流減壓供水系統(tǒng);虛線以下部分為水泵供水系統(tǒng)。3號、4號、5號、6號機技術供水系統(tǒng)與1號、2號機基本相同。如圖1所示,由S101一$201 DN300閘閥自電動閥分別自壓力鋼管取水,過電動閥$102、$202后分別經(jīng)1號機減壓閥和2號機減壓閥,減壓后匯到供水總管,再經(jīng)濾水器分別供至1號、2號機組技術供水系統(tǒng)。備的檢修及管理工作。房空調(diào)用水;在減壓閥出口裝有安全泄壓閥。S102和$202是DN300電動閘閥,控制機組供水減壓閥的啟閉??偣苌系腟D001是其它機組供水系統(tǒng)的隔離閥,便于各供水系統(tǒng)之間的相互切換。減壓閥的出口壓力整定值為0.7 MPa,再由機組各用用戶閥調(diào)至所需的壓力。
2.1 機組設備供水量(表1)
2.2機組主用技術供水更改原因
電廠常年水頭約200 m,就經(jīng)濟運行的角度出發(fā),以水泵作為主供水更為合算。原設計就是以水泵供水為主供水。但因泥沙磨損、水泵故障、停機維修等方面的原因,導致運行費用高;同時,因故障停機維
修,導致了電網(wǎng)供電不正常,而且,維修維護工作量大。故于1994年改為自流減壓供水為機組主供水。
電站使用的ZJY46H-25Q型自流減壓系統(tǒng)減壓穩(wěn)壓閥共13臺。其中:ZJY46H一25Q/VDN300×6臺用于主機供水,出口壓力可調(diào)節(jié)值為0.3—0.9 MPa,整定值為0.7 MPa;ZJY46H一25QVDN250×2臺用于廠房空調(diào)供水,出口壓力可調(diào)節(jié)值為0.3~0.9 MPa,整定值為0.,flPa;ZJY46H一25o/V DN150×2臺用于廠房生活用水,出I=I壓力可調(diào)節(jié)值為0.3~0.6 MPa,整定值為0.3 MPa;ZJY46H一25Q/V DN100×3臺用于家屬區(qū)生活用水,出口壓力可調(diào)節(jié)值為0.3—0.6 MPa,整定值為0.35 MPa、
該閥主要由主閥、控制導閥、過濾器、針閥、球閥及旁通管道節(jié)流部位等組成。適用于溫度小于80℃的水及非腐蝕性液體(汽油、煤油)和氣體等需要降低到一定范圍的設備和管路系統(tǒng)上,通過調(diào)節(jié)將進口壓力降低至某一需要的出口壓力值。當進口壓力或流量發(fā)生變化時,靠介質本身的能量可自動保持出口壓力在一定的范圍內(nèi)。
Y46T組合式減壓閥的基本性能
(1) 減壓閥調(diào)壓范圍:它是指減壓閥輸出壓力P2的可調(diào)范圍,在此范圍內(nèi)要求達到規(guī)定的精度。調(diào)壓范圍主要與調(diào)壓彈簧的剛度有關。
(2) 減壓閥壓力特性:它是指流量g為定值時,因輸入壓力波動而引起輸出壓力波動的特性。輸出壓力波動越小,減壓閥的特性越好。輸出壓力必須低于輸入壓力—定值才基本上不隨輸入壓力變化而變化。
(3) 減壓閥流量特性:它是指輸入壓力—定時,輸出壓力隨輸出流量g的變化而變化的持性。當流量g發(fā)生變化時,輸出壓力的變化越小越好。一般輸出壓力越低,它隨輸出流量的變化波動就越小。
三、 Y46T組合式減壓閥 的選用
根據(jù)使用要求選定減壓閥的類型和調(diào)壓精度,再根據(jù)所需大輸出流量選擇其通徑。決定閥的氣源壓力時,應使其大于高輸出壓力0.1MPa。減壓閥一般安裝在分水濾氣器之后,油霧器或定值器之前,并注意不要將其進、出口接反;閥不用時應把旋鈕放松,以免膜片經(jīng)常受壓變形而影響其性能。
ZJY46H減壓閥是一種利用水壓進行自我調(diào)節(jié)的減壓閥穩(wěn)壓閥,在進口壓力和流量產(chǎn)生變化的時候保持出口的壓力和流量穩(wěn)定。其*實現(xiàn)自力控制,調(diào)試簡單,運行可靠。
當管道流量為0的時候,減壓閥進入全關閉狀態(tài),閥后壓力保持低壓(可減靜壓)。
如圖所示:當P1變化時減壓閥的出口首先表現(xiàn)為P2±△P2通過反饋系統(tǒng)出口管傳到控制閥,使Pt=Pk±△P2;從而L發(fā)生相應變化,導致±△Pe的變化,經(jīng)壓力導管導致Pk的相應變化,Pt與Pk達到新的平衡,主閥的過流面積H相應變化。
因此,P1變化,而通過H的流量不變。P2始終是原整定的低壓值。當流量變化時,減壓閥自我調(diào)節(jié)工作原理也如同上。
Y46T組合式減壓閥安裝和使用
1、 安裝減壓閥之前必須對管路系統(tǒng)進行沖洗清理,以防焊渣、氧化皮等贓物流入閥內(nèi),影響閥門正常工作。
2、 減壓閥應安裝便于操作和維修的地方,并且必須直立安裝在水平管路上,應注意使管路中介質的流向與閥體上箭頭所示方向一致,切勿裝反。
3、 減壓閥在安裝使用時,應先把旁通管路上的截止閥打開,排除管路中的冷凝水和汽水混合物,以防減壓閥開啟時產(chǎn)生水擊現(xiàn)象損壞減壓閥,當無異?,F(xiàn)象后,按順時針方向緩慢旋轉調(diào)節(jié)螺釘,將出口壓力調(diào)至所需要的壓力(以閥后表壓為準),調(diào)整好后,將鎖緊螺母背緊,擰上防護罩。
4、 減壓閥前應安裝過濾器,以防止介質中的雜質進入減壓閥,影響其性能。
5、 安裝的減壓閥前后應有一段直管,閥前直管長度約為600毫米,閥后直管長度約為1000毫米。
電站于建站初期使用的減壓閥,為1994年3月安裝的德國進口Y43H一25C DN300的先導活塞式減壓閥,因試運行時噪聲、振動、出口壓力波動等原因不能滿足運行要求而停止運行;1996年1月安裝ZJY46H一25Q DN300減壓閥,調(diào)試后滿足運行要求投入機組運行;1996年7月,解體檢修ZJY46H一25Q減壓閥時,因發(fā)現(xiàn)ZJY46H一25Q減壓閥的組合式節(jié)流錐嚴重磨損而停運,8月改用廠家改進的抗蝕型堆焊鎳基合金的整體節(jié)流錐后繼續(xù)投運;1997年ZJY46H一25Q減壓閥改裝為安全性、可靠性更高的可反沖排污雙反饋系統(tǒng)和出口壓力安全鎖定系統(tǒng);1999年在電廠旁的中山包電站改用國外某品牌膜片差壓式減壓閥試運行,因膜片擊穿而停用國外某品牌膜片差壓式減壓閥,恢復使用
ZJY46H一25Q型減壓閥運行;2005年,ZJY46H一25Q減壓閥控制系統(tǒng)控制先導閥改為廠家提供的新型活塞式先導閥,安全運行至今。
發(fā)電總廠機組自流減壓技術供水系統(tǒng)自1996年始,安全運行至今,我們主要做以下幾點工作:
①系統(tǒng)減壓閥合理地選型;
②及時地與制造商作
相關技術的互動;
③供水重點部位的重點巡檢;
④做好減壓閥定期的維護保養(yǎng)工作。
5.1系統(tǒng)減壓閥合理的選型
高水頭電站機組的自流減壓供水系統(tǒng)關鍵在于減壓閥的可靠與穩(wěn)定性。因此,針對以前的經(jīng)驗教訓
和結合電廠的相關技術參數(shù),我們在減壓閥的選型上做了整體結構、流量特性和壓力特性的工作。
(1)整體結構的選型
ZJY46H型減壓閥的結構如圖2所示:減壓閥由主閥和反饋控制系統(tǒng)組成,主閥上設有安全鎖定裝置,限制了高出口壓力,以防止減壓閥在故障時的出口壓力出現(xiàn)危害性的高壓;兩套互為備用的反饋系統(tǒng)以保證反饋控制系統(tǒng)的正常工作;反饋控制系統(tǒng)的先導閥是活塞式結構,并能在運行工況下反沖排污,排除了控制先導閥被雜質卡阻的可能性;反饋系統(tǒng)的連接管為DN20的不銹鋼管,剛性好。主閥和反饋控制系統(tǒng)相對分離;雙反饋控制系統(tǒng)互為備用;出口壓力安全鎖定裝置成為了減壓閥安全、穩(wěn)定、可靠運行及維護方便的基礎。
(2)ZJY46H型減壓閥的流量特性和壓力特性的適應性
~GB12244—2006減壓閥一般要求》規(guī)定了減壓閥在進口壓力和流量變化的工況下,整定的出口壓
力值不變。天生橋發(fā)電總廠減壓閥前壓力變化值為2.05 1.76MPa,機組甩負荷時閥前高壓力為2.7 MPa。由于是兩臺機組為—單元的(#,SKTYSC,要求減壓閥達到單臺流量能夠} 浞兩臺機組供水要求。所以對減壓閥要求高。減壓閥的自力調(diào)節(jié)工作原理如圖3所示:圖3 減壓閥工作原理為減壓閥的進口壓力;P2為減壓閥出口壓力;只為減壓閥主閥的彈簧壓力;Pk為減壓閥主閥的壓力調(diào)節(jié)腔壓力;只,為反饋系統(tǒng)控制閥彈簧壓力;Pk,為反饋系統(tǒng)控制閥壓力調(diào)節(jié)腔壓力; 為減壓閥閥座和節(jié)流錐的開啟高度(相當于主閥的過流面積)。減壓閥正常工況時,只=Pk,在控制閥只=Pk 。此時、主閥和控制閥的閥座與節(jié)流錐開啟高度h是一個定值(即過流面積一定過流量一定)。因此,減壓閥出口壓力相對是一個低壓值P2。當尸1上升時,減壓閥的P2+△P2首先表現(xiàn)為上升,其值通過反饋系統(tǒng)出口管傳到控制閥,使只+△ ,△只 與Pk 的力達到新的平衡,控制閥h減??;相應△Pk 壓力增大,經(jīng)壓力導管,使主閥的尸k+△Pk, =Pk+△Pk壓力達到新的平衡,主閥h減小、△P2值恢復為原P2值。當進口壓力P1下降時,主閥與控制閥的工況則與上述的工況相反。當出口流量p增大時,減壓閥的工況相當于P1下降時的工況。當出口流量p減小時,減壓閥的工況相當于Pl上升時的工況。從減壓閥的過流方式析:水流沿節(jié)流錐流向出口,有效地減少了紊流現(xiàn)象,有利于P2的穩(wěn)定性和低噪聲。如圖4所示。圖4 減壓閥水流從減壓閥的流量特性看:當機組供水量為1 300 m3/h時,減壓閥節(jié)流錐行程日為20 mm(大為50 mm),只使用了大流量的2,5,滿足電廠單臺減壓閥供兩臺機的要求。在單調(diào)節(jié)1號機組減壓閥時,將S0115R的開度從50%至100% 進行調(diào)節(jié)(流量變化),P2值變化值為0.7 0.65 MPa,*.05 MPa,滿足(GB12245—2006減壓閥性能試驗方法》誤差不大于10%的要求。從減壓閥的壓力特看:在單調(diào)節(jié)1號機組減壓閥時,進口壓力為2.0 MPa。尸2值整定為0.7 MPa,手動調(diào)節(jié)S102的開度,使進口壓力在1.5~2.0 MPa變化。P2值變化值為0.7—0.68 MPa,*.02 MPa。滿足(<GB12245—2006減壓閥性能試驗方法》誤差不大于5%的要求。因此,ZJY46H型減壓閥的綜合技術參數(shù)滿足電廠運行要求。
5.2及時與制造商作相關技術的互動,促使制造商不斷改進減壓閥運行中的缺陷1996年1月,*臺ZJY46H一25Q DN300減壓閥在電廠1號機組運行,至6月,在運行中發(fā)現(xiàn)減壓閥出口壓力不穩(wěn)定,打開檢查,橡膠組合式節(jié)流錐過流面出現(xiàn)約10%綜合性氣蝕和磨蝕現(xiàn)象。我們及時將此現(xiàn)象反饋給制造商。制造商針對這一問題提出了整體節(jié)流錐堆焊鎳基合金的方案,電廠同意后應用。使用期從6個月提高到10年。在此基礎上,針對電廠的具體工況,促使制造商將減壓閥單一的減壓穩(wěn)壓改進成為雙反饋可反沖排污控制系統(tǒng)和出口壓力安全鎖定和抗蝕性能良好的減壓閥。保證了機組自流減壓供水系統(tǒng)的可靠、安全性。
6 結束語
膜片差壓式減壓閥由于存在橡膠膜片易老化,膜片的強度不夠,在管道水錘出現(xiàn)時容易擊穿等缺陷,通過天生橋二級電站使用ZJY46H減壓閥后的運行經(jīng)驗表明,ZJY46H減壓閥能有效地避免膜片差壓式減壓閥存在的缺陷重復發(fā)生,閥門在性能的穩(wěn)定性、安全性、使用壽命、防泥沙能力及檢修維護等
方面都具有良好的*性,實踐證明,該閥門在天生橋二級電站的應用是非常成功的。
·
6、 減壓閥進口還要裝汽水分離器和疏水閥,減壓閥出口也要裝疏水閥。
【Y46T組合式減壓閥主要技術參數(shù)】
型號 | 公稱通徑 | 公稱壓力 | 強度試驗壓力 | 大進口壓力 | 出口壓力分段 | ||
SFY46T-16SFY46T-16C | 65-250 | 1.6 | 2.4 | 1.6 | 0.08-0.2 | 0.2-0.5 | 0.5-1.2 |
300-400 | 0.08-0.2 | 0.2-0.5 | 0.5-1.0 | ||||
SFY46T-25 | 65-250 | 2.5 | 3.75 | 2.5 | 0.2-0.5 | 05-1.2 | |
300-400 | 0.2-0.5 | 0.5-1.0 |
【主要零件材料】
零件名稱 | 材質 |
閥體、閥蓋 | 鑄鐵、碳鋼、球鐵 |
閥桿、活塞、閥瓣 | 不銹鋼 |
閥座 | 銅 |
過濾器、球閥、針閥、控制導閥 | |
彈簧 | 硅錳鋼 |
密封墊 | 丁橡膠 |
【Y46T組合式減壓閥主要外形尺寸】
公稱通徑 | 尺 寸 | ||
L | H1 | H | |
65 | 290 | 100 | 560 |
80 | 310 | 105 | 580 |
100 | 350 | 125 | 650 |
125 | 400 | 140 | 685 |
150 | 480 | 160 | 915 |
200 | 600 | 190 | 1015 |
250 | 730 | 220 | 1220 |
300 | 850 | 250 | 1250 |
400 | 1100 | 320 | 1275 |
法蘭連接尺寸:鐵制閥門按GB4216.4(5)-84標準,鋼制閥門按GB/T9113.1-2000(RF)標準。