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高水頭電站組合式減壓閥應(yīng)用

  • 發(fā)布日期:2017-04-01      瀏覽次數(shù):2002
    •                       高水頭電站組合式減壓閥應(yīng)用

                             上海申弘閥門有限公司

      之前介紹小型水電站減壓閥工作原理,現(xiàn)在介紹高水頭電站組合式減壓閥應(yīng)用摘要:

      減壓閥的性能,直接影響機(jī)組技術(shù)供水的品質(zhì),影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運行,本文針對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(jìn)行對比分析,進(jìn)行經(jīng)驗總結(jié),并結(jié)合對ZJY46H型減壓閥本體及其控制回路的改進(jìn),說明ZJY46H型減壓閥在高水頭電站運用是可行的。

      高水頭電站組合式減壓閥應(yīng)用關(guān)鍵詞:水電站 技術(shù)供水 組合式減壓閥 應(yīng)用

      1. 概述: 
      天生橋二級電站位于廣西隆林縣與貴州安龍縣交界處的南盤江上,總裝機(jī)6×220MW,*機(jī)組于1992年12月投運,1994年末一期4臺機(jī)組全部投運,2000年二期2臺機(jī)組全部投運。電站技術(shù)供水系統(tǒng)采用單元供水方式,即兩臺機(jī)組為一單元,電站初期運行技術(shù)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(shè)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(jī)組技術(shù)供水主供水,每臺機(jī)組壓力鋼管上設(shè)有一個取水口,各自經(jīng)減壓后接入供水聯(lián)絡(luò)管。但由于電站投運初期由于河流內(nèi)泥沙含量較大,導(dǎo)致水泵軸套、密封頻繁損壞,故障率較高,因此在1994年將技術(shù)供水主供水改為壓力鋼管減壓供水,水泵供水為備用供水。

      2. 電站相關(guān)參數(shù): 
      機(jī)組型式:立軸單輪混流式 高水頭: 機(jī)組技術(shù)供水方式:自流減壓(主供水)、水泵(備用水); 單機(jī)技術(shù)供水流量:1300m3/h; 單機(jī)供水壓力:0.7MPa(主機(jī))。 3. 機(jī)組技術(shù)供水系統(tǒng)簡介 
      3.1  技術(shù)供水系統(tǒng)如圖所示,電廠機(jī)組技術(shù)供水為兩套裝置.主供水為自流減壓;備用為水泵供水。圖一中虛線以上部分為自流減壓供水系統(tǒng);以下部分為水泵供水系統(tǒng)。3#、4#、5#、6#機(jī)技術(shù)供水系統(tǒng)與1#、2#機(jī)基本相同。 
      如圖一所示,由S101-S201 DN300閘閥自電動閥分別自壓力鋼管取水,過電動閥S102、S202后分別經(jīng)1#機(jī)減壓閥和2#機(jī)減壓閥,減壓后匯到供水總管,再經(jīng)濾水器分別供至1#、2#機(jī)組技術(shù)供水系統(tǒng)。 
          在S101和S102之間聯(lián)接1#制冷減壓閥供廠房空調(diào)用水;在減壓閥出口裝有安全泄壓
      閥。S102和S202是DN300電動閘閥,控制機(jī)組供水減壓閥的啟閉??偣苌系腟D001是其它機(jī)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0.7MPa,再由機(jī)組各用用戶閥調(diào)至所需的壓力。水電站上、下游水位的差值。上游水位減去下游水位稱毛水頭。毛水頭減去水頭損失,稱凈水頭。水頭損失是指上游水流由取水口(前池或調(diào)壓井處)經(jīng)高壓管道至蝸殼進(jìn)口斷面這一過程中的局部水頭損失和沿程損失之和。由于水電站上、下游水位是經(jīng)常變化的,年內(nèi)上、下游不同水位實際出現(xiàn)的各種組合將形成不同的水頭值,其中數(shù)值大者為大水頭,數(shù)值小者為小水頭。平均水頭可用不同的公式計算,簡單的方法是取大水頭和小水頭的算術(shù)平均值。水電站上游引水進(jìn)口斷面和下游尾水出口斷面之間的單位重量水體所具有的能量差值,常以米(m)計量。一般以兩處斷面的水位差值表示,稱為水電站毛水頭。從毛水頭中扣除引水系統(tǒng)各項水頭損失后,即得水電站凈水頭。水電站水頭和引用流量是構(gòu)成水電站發(fā)電能力的兩個主要動力因素,常用的特征水頭如下。

      水頭

      ①大水頭
      即水電站上下游水位中可能同期出現(xiàn)的大差值。它是水電站建筑物設(shè)計和水輪機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計時的一項重要數(shù)據(jù)。
      ②小水頭
      即水電站上下游水位中可能同期出現(xiàn)的小差值。它是水輪發(fā)電機(jī)在效率降低的情況下,保證水輪機(jī)安全穩(wěn)定運行的低水頭。
      ③平均水頭
      一般以算術(shù)平均水頭表示,有時也用電能加權(quán)平均水頭表示。前者是水庫徑流調(diào)節(jié)后各時段的水頭累計值除以總時段數(shù)。后者是將徑流調(diào)節(jié)后各時段的水頭,乘以相應(yīng)時段的出力,累計后再除以計算期的總出力。水電站平均水頭和電能加權(quán)平均水頭,用于確定水輪發(fā)電機(jī)或水泵水輪機(jī)的各項參數(shù),如直徑和轉(zhuǎn)速等。
      ④設(shè)計水頭
      中國現(xiàn)以水電站運行中能保證水輪發(fā)電機(jī)發(fā)足額定容量的小水頭為設(shè)計水頭。歐美各國則稱之為水電站額定水頭,蘇聯(lián)稱之為計算水頭。當(dāng)水電站運行水頭小于設(shè)計水頭時,機(jī)組出力達(dá)不到額定出力,因此它是選擇水輪機(jī)尺寸的一個基本數(shù)據(jù)。設(shè)計水頭應(yīng)通過比較分析確定。歐美各國有時也把水輪機(jī)率相應(yīng)的水頭稱之為設(shè)計水頭。


      基本性能

      (1)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(dá)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(guān)。
      (2)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)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(dāng)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。
      對于中高水頭水電站而言,自流減壓供水方式是為經(jīng)濟(jì)的技術(shù)供水方式。而減壓閥是水電站機(jī)組自流減壓技術(shù)供水系統(tǒng)的重要消能部件,其性能的優(yōu)劣直接影響著機(jī)組技術(shù)供水的正常供應(yīng)乃至整個電站的安全運行。

      上海申弘閥門有限公司生產(chǎn)的氣體減壓閥,水減壓閥,減壓閥在正常工作時,閥芯表面上端面處會發(fā)生明顯空化現(xiàn)象,且空泡大體積分?jǐn)?shù)為0.537%,距離閥芯約1m的監(jiān)測點(點13)的聲壓級約為77dB。 根據(jù)數(shù)值計算結(jié)果,進(jìn)一步開展了減壓閥節(jié)流錐型線優(yōu)化設(shè)計,優(yōu)化后的減壓閥在保證減壓效果的同時,空化性能有所改善并且噪聲有一定的下降,達(dá)到了優(yōu)化的目的。 在上述研究的基礎(chǔ)上,設(shè)計了二級減壓方案,并對二級減壓方案中所采用的兩級減壓進(jìn)行了流場、空化及噪聲數(shù)值仿真計算。與一級減壓方案相比,兩級減壓方案中減壓閥的流場均有效改善,低壓區(qū)有效減小,閥芯附近大空泡體積分?jǐn)?shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于一級方案,有較好的空化性能,并且減壓閥附近的噪聲相對一級減壓方案降低,表明二級減壓方案優(yōu)于一級方案。

      3.3  機(jī)組主用技術(shù)供水更改原因 
      電廠常年水頭約200m,就經(jīng)濟(jì)運行的角度出發(fā),以水泵作為主供水更為合算。原設(shè)計就是以水泵供水為主供水。但因泥沙磨損、水泵故障、停機(jī)維修等方面的原因,導(dǎo)致運行費用高;同時,因故障停機(jī)維修,導(dǎo)致了電網(wǎng)供電不正常,而且,維修維護(hù)工作量大。故于1994年改為自流減壓供水為機(jī)組主供水。

      4. 減壓系統(tǒng)穩(wěn)壓閥應(yīng)用簡介 
      天生橋二級電站使用的ZJY46H-25Q型自流減壓系統(tǒng)減壓穩(wěn)壓閥共13臺。其中:ZJY46H-25Q/Ⅴ DN300×6臺用于主機(jī)供水,出口壓力可調(diào)節(jié)值為0.3-0.9MPa,整定值為0.7MPa;ZJY46H-25Q/Ⅴ DN250×2臺用于廠房空調(diào)供水,出口壓力可調(diào)節(jié)值為0.3-0.9MPa,整定值為0.4MPa; ZJY46H-25Q/Ⅴ DN150×2臺用于廠房生活用水,出口壓力可調(diào)節(jié)值為0.3-0.6MPa,整定值為0.3MPa;ZJY46H-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0.3-0.6MPa,整定值為0.35MPa。 5. 機(jī)組自流減壓技術(shù)供水運行過程 
      天生橋二級電站于建站初期使用的減壓閥,為1994年3月安裝的德國進(jìn)口Y43H-25C DN300的先導(dǎo)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-25Q DN300減壓閥,調(diào)試后滿足運行要求投入機(jī)組運行;1996年7月,解體檢修因ZJY46H-25Q減壓閥時,發(fā)現(xiàn)ZJY46H-25Q減壓閥的組合式節(jié)流錐嚴(yán)重磨損較嚴(yán)重而停運,8月改用廠家改進(jìn)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-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(fù)使用ZJY46H-25Q型減壓閥運行;2005年,ZJY46H-25Q減壓閥控制系統(tǒng)控制先導(dǎo)閥改為廠家提供的新型活塞式先導(dǎo)閥,安全運行至今。

      6. 經(jīng)驗總結(jié) 
          天生橋發(fā)電總廠機(jī)組自流減壓技術(shù)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。即本文基于某電站技術(shù)供水系統(tǒng),基于商業(yè)CFD軟件較系統(tǒng)地開展了減壓閥內(nèi)部流動的流場特性、空化特性及噪聲性能數(shù)值研究,完成的主要工作如下: 三維數(shù)值計算結(jié)果表明,所選用的減壓閥可以滿足該電站對技術(shù)供水水壓的要求,水流在通過閥芯與閥座之間的過流區(qū)域時流速被加劇從而導(dǎo)致較大的壓力降。減壓閥在正常工作時,閥芯表面上端面處會發(fā)生明顯展開 對于中高水頭水電站而言,自流減壓供水方式是為經(jīng)濟(jì)的技術(shù)供水方式。而減壓閥是水電站機(jī)組自流減壓技術(shù)供水系統(tǒng)的重要消能部件,其性能的優(yōu)劣直接影響著機(jī)組技術(shù)供水的正常供應(yīng)乃至整個電站的安全運行。本文基于某電站技術(shù)供水系統(tǒng),基于商業(yè)CFD軟件較系統(tǒng)地開展了減壓閥內(nèi)部流動的流場特性、空化特性及噪聲性能數(shù)值研究,完成的主要工作如下: 三維數(shù)值計算結(jié)果表明,所選用的減壓閥可以滿足該電站對技術(shù)供水水壓的要求,水流在通過閥芯與閥座之間的過流區(qū)域時流速被加劇從而導(dǎo)致較大的壓力降。

      1、系統(tǒng)減壓閥合理的選型;

      2、及時地與制造商作相關(guān)技術(shù)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(hù)保養(yǎng)工作。

      6.1  系統(tǒng)減壓閥合理的選型

      與本產(chǎn)品相關(guān)論文:壓縮空氣減壓閥在萊鋼應(yīng)用