浅析水轮机调压阀运行操作及检修方法

赵 爽，董 建，王柏柏

(天津电气科学研究院有限公司，天津市 300180)

1 概 述

目前，越来越多拥有长有压引水系统的中小型水电站，从降低工程造价、提高施工安全、减少施工排渣量对环境的破坏等多方面因素考虑，选用调压阀代替调压井作为电站调压主设备。作为保证电站安全运行的重要一环，运行人员应对调压阀及其控制系统进行定期巡视、检查，发现异常需及时处理。

2 水轮机调压阀及其控制系统的运行操作

2.1 调压阀及其控制系统操作及运行方式

调压阀控制系统采用液压联动的方式，导叶接力器及调压阀油缸在特殊主配等关键部件控制下协同动作。调压阀需要设置位移传感器，监控调压阀开关状态，参与机组运行控制。

装有调压阀的水电站，主阀由开度20%到0%的关闭时间需满足调压阀拒动时导叶慢速关闭时间。在负荷小扰动条件下，控制单元中的调压阀不做任何动作。因此，在进行调速器选型的时候，考虑到此类电站的水流惯性时间常数Tw值通常较高，要求暂态反馈强度bt和缓冲时间常数Td及有关技术参数的调节值范围尽可能大。

当机组自动运行时，在负荷保持不变、增加或少量减少这三种情况下，调压阀处于关闭状态，阀盘均不开启。当水轮机组甩较多的负荷时，调压阀快速开启时间和导叶快速关闭时间应尽可能保持线性一致，两者动作同步进行。待导叶全部关闭后，调压阀缓慢关闭。

在调压阀出现拒动失灵的情况下，导叶接力器应缓慢关闭，以避免长引水管路因压力突然升高，出现水锤而造成危害。安装位移传感器后，在监控系统接收不到调压阀全关信号的情况下，防止调压阀处于开启状态下水轮机组增加负荷。

2.2 调压阀运行注意事项

系统运行前，检查调压阀、调速器、机组等设备是否安装合格。

调压阀在投入运行前，需要做无水压动作试验及系统联动试验。参照调压阀产品说明书，通过调整系统中相关节流阀，按照调节保证计算结果设定调压阀慢速关闭时间、调速器导叶快速打开时间及调压阀拒动时导叶慢速关闭时间；并在现场试验过程中对调压阀的开启及关闭时间进行合理范围的调整。此外，初调各节流阀时，需要注意排除管路中的空气。试验中需多次模拟调压阀动作，保证调整时间不变。

调压阀整定后的数据为定值，在其运行过程中不得修改。同样值得注意的是，在切除调压阀的情况下不能运行水轮机组。调压阀只作为全开或全闭使用，不能作为调节流量使用，避免阀盘密封面受冲蚀磨损。

3 调压阀及其控制系统的巡检与维护

3.1 基本要求

控制系统中各装置运转正常，表计、信号指示等正常，开关位置正确。

系统各装置运行时，油质保证清洁。液压系统用油应符合调速器用油规定。

停机期间，建议定期做控制系统模拟动作试验，检查调压阀动作是否正常，整定时间不变。

3.2 日常巡检和维护保养

需要定期监控油管路状态，确保无渗漏油情况发生；注意观察介质是否从阀门的密封处或紧固件部位滴漏，发现问题及时处理；定期检查紧固件松动情况；如果情况严重，需立即上报，申请停机维修。

此外，还应注意检查阀门外露的各部件是否存在锈蚀情况，重点是阀杆、紧固件等；发现锈蚀部位应参照相关规定，进行维护和处理。

4 调压阀检修方案

在调压阀进行检修前，检查场地及工具等是否满足操作要求，是否有防护和安全措施。在外部准备条件充足的情况下，需要关闭阀前后截止阀，排空调压阀油缸内液压油及阀体内部流体介质。注意液压油的收集，避免造成环境污染，保持操作环境的干净整洁。检修技术人员在拆装前需充分了解设备及其主要结构，熟悉图纸。拆装记号必须在适当位置标志明显，相关技术记录应正确完整，存档保存。

4.1 检修的一般程序

首先做好标记工作。为保证调压阀检修后能正确复位，应清晰标明以下方位。

(1)调压阀进水法兰与管道法兰的连接方位。

(2)调压阀底座法兰与出水管道法兰的连接位置。

(3)阀体与其执行机构的连接方位。

调压阀解体前，检修人员可咨询供货厂家，了解解体步骤或请厂家协同完成检修解体工作，并划定专用场地，进行解体工作。解体的部件需要按装配关系有序摆放，进行清理检查。清除一切粘附在部件表面上的油污、灰尘等杂质。生锈的零部件要选择正确的方法进行清洗和除锈，特别需要保护好阀杆、阀盘等密封面。检查各个密封面，清理后密封面应保证平整光滑。

如果必要，检修人员可将调压阀液压缸组件完全分解，对密封等易损件进行检查。

4.2 主要零部件检修

检修过程中，检修人员需要对下列情况特别关注。

(1)阀体内壁和阀盘接触的密封面容易受水流中杂质腐蚀和冲蚀。

(2)阀杆不得变形弯曲，阀杆上部密封盒中密封材料需要及时更换。

(3)调压阀液压油缸活塞杆与阀杆连接部位螺纹的腐蚀程度。

(4)阀体、阀座、进水法兰及出水法兰密封面的损伤程度及“O”形密封圈老化、开裂程度。

(5)调压阀液压油缸内部密封的老化、损坏程度。

此外，每次解体检修，检修人员都需要重新更换各部位的密封填料、法兰垫圈、“O”形密封圈。如果硬密封受损情况不严重，可采用补焊或机加工等手段进行修复。

在检修中发现的受损零部件，应根据其受到损伤的实际情况，通过合理分析，选择正确的处理方案；如对受损零部件更新或者修复处理等。对于完全可以修理好的零件，在保证没有影响性能的情况下尽量缩短修复时间，减少修复成本。对于损伤严重或修复后不能满足其原有功能的零件应当进行更换，保证调压阀的安全运行。

4.3 复装

调压阀进行复装时宜根据解体记录，参照解体的逆顺序进行。

调压阀液压缸连接阀杆带动阀盘运动，需要注意解体前所做的相对位置标记，确保复原其相对位置。阀杆及阀盘是调压阀重要的部件，装配时注意不得使阀杆变形弯曲；阀盘应对中，保证调压阀运行时可以完全关闭。装配后，保证调压阀动作灵活，无卡顿现象。

密封件安装时应注意：各部位密封的型号及规格应正确，且在合理的有效使用期内。安装时严格按照技术要求进行，不能划伤密封。

4.4 控制系统中其他主要部件检修

对系统中的其他主要设备，各水电站(厂)可以参照《中小水电机组调速系统运行及检修规程》执行操作，也可以根据实际情况增加必要的检修项目。

4.5 检修周期

大修间隔不宜少于4 a。

5 结 语

随着生态环保意识的增强，在新建的水电站项目中，以阀代井的电站项目越来越多。调压阀作为重要的电站调压设备，其正常运行是电站安全运行的重中之重。为降低调压阀的故障率，应根据电站的实际运行情况，合理安排调压阀及其控制系统的运行维护及检修工作计划，并按照规范进行，统一管理工作。