兩種蝴蝶閥液壓系統(tǒng)的技術(shù)改造

兩種蝴蝶閥液壓系統(tǒng)的技術(shù)改造

子溪是福建省德化縣的主要河流。它與第二大河流和五江河匯合，流入福建省。這是福建省的一條支流。東固電氣站和永溪三級水庫站共同使用一個工廠，“一座水庫、兩個水庫、三個機器”模式。內(nèi)裝三臺機組,總裝機容量52MW,其中東固(#3)機組裝機容量為1×12MW,于2001年3月投產(chǎn)發(fā)電。水輪發(fā)電機組采用富士通水電設(shè)備有限公司產(chǎn)品,水輪機進水蝴蝶閥采用湖北洪城通用機械設(shè)備有限公司生產(chǎn)的1800Dx7pk41X-16c,液壓系統(tǒng)采用老式插裝件和電磁閥組合而成,由PLC控制可實現(xiàn)遠方和現(xiàn)地操作控制,系統(tǒng)額定工作壓力17MPa。1事故原因分析蝴蝶閥作為水輪機的進水閥門,其作用:1)在進水管道或機組檢修時,關(guān)閉閥門以切斷水流;2)機組長期停機時,關(guān)閉閥門以減少水流損失;3)當(dāng)機組和調(diào)速系統(tǒng)發(fā)生故障時,可以在動水中緊急關(guān)閉截斷水流,防止事故擴大。進水蝶閥能否正常開關(guān)動作和緊急情況下實現(xiàn)動水關(guān)閉是水輪發(fā)電機組能否安全可靠運行至關(guān)重要的保證。#3機組蝴蝶閥液壓系統(tǒng)主要由高壓油泵?濾油器?皮襄式儲能器?開關(guān)電磁閥?節(jié)流閥?二通插裝閥?單向液控閥?雙液控單向閥?鎖定液壓缸?主接力器?壓力表等組成,系統(tǒng)工作壓力為14~17MPa。電氣控制系統(tǒng)采用PLC控制,其遠程運行及故障的指示?信號與機組自動控制系統(tǒng)相連接,實現(xiàn)遠方?現(xiàn)地監(jiān)視與控制。該液壓系統(tǒng)從投產(chǎn)至事故出現(xiàn)已連續(xù)運行6年時間了,總體運行算穩(wěn)定,這主要歸功于平時維護管理到位的結(jié)果。但設(shè)備不可避免地出現(xiàn)了密封件老化,插裝閥?組合閥閥芯與閥套磨損嚴(yán)重,竄漏油量大的毛病。這一現(xiàn)象的結(jié)果導(dǎo)致了2007年10月蝴蝶閥液壓鎖定被剪斷脫落的事故,影響了機組的安全運行。本文結(jié)合液壓系統(tǒng)圖(如圖1所示)分析這起事故的原因。從圖1可以分析得出蝴蝶閥開關(guān)流程是:蝴蝶閥開啟:開閥信號→旁通閥開啟→蝶閥上下游壓差達到規(guī)定值→液壓鎖定解除→蝶閥開啟至全開→旁通閥關(guān)閉。蝴蝶閥關(guān)閉:關(guān)閥信號→液壓鎖定解除→蝶閥關(guān)閉至全關(guān)→液壓鎖定投入→關(guān)閉繼電器復(fù)歸。導(dǎo)致這起鎖定被剪斷脫落的直接原因是行程閥21復(fù)歸不到位或存在滲油,液控單向閥14被導(dǎo)通(正常狀態(tài)是鎖定投入到位,該閥呈關(guān)閉狀態(tài))再加上二通插裝閥15.1?15.2?16.1?16.2閥芯與閥套磨損嚴(yán)重,間隙偏大而滲油。此時液控單向閥17.1就呈開通狀態(tài),那么在油泵每次啟動建壓時大量液壓油就能通過液控單向閥14→插裝閥15→液控單向閥17→直接進入開啟腔,而關(guān)閉腔的壓力油經(jīng)液控單向閥17.2→插裝閥16→直接排入集油槽,構(gòu)成了開閥的油路條件。這樣壓力油就隨著油泵每次啟動建壓時不斷進入開啟腔將主接力器緩慢開啟。發(fā)生事故時正好蝶閥處于全關(guān),液壓鎖定處于投入狀態(tài),額定工作壓力17MPa的壓力油直接進入主接力器后緩慢開啟蝶閥并將uf06625mm的鎖定桿在沒有退出的情況下被剪斷,連同鎖定油缸一并破壞,掉落后直接將壓力油管剪斷,大量液壓油噴射一地。究其原因,存有以下不足:1)結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理:重要部分的液壓塊采用插裝閥形式,其加工?組裝精度均達不到要求,密封件耐油O形圈?彈簧等已有一定使用周期和年限;2)滲漏油嚴(yán)重:主要控制部分的閥芯?閥套出現(xiàn)嚴(yán)重磨損,造成原本應(yīng)該互為閉鎖功能的均達不到閉鎖,卻呈導(dǎo)通狀態(tài);3)液壓控制部分設(shè)計不合理:當(dāng)油泵啟動建壓時,壓力油除了會流進儲能器外還會流進液壓控制系統(tǒng),這是這起事故最致命的原因所在;4)關(guān)鍵部位監(jiān)控報警缺失:當(dāng)蝴蝶閥在全關(guān)狀態(tài)下開啟腔有壓力油進入時,沒有這方面的報警或閉鎖功能,計算機監(jiān)控?zé)o法及時報警,處于監(jiān)控盲區(qū)。2改造后的系統(tǒng)本著“技術(shù)上先進?經(jīng)濟上合理?現(xiàn)場可操作”的原則,采取了以下幾種技術(shù)改造方案:1)保留原有的液壓塊基礎(chǔ)并重新設(shè)計一套相匹配的控制液壓塊(如圖2所示),蝶閥的開關(guān)與鎖定的投退控制各為一獨立的液壓塊,使液壓控制系統(tǒng)獨立性更強;2)取消了插裝閥,增加兩組疊加閥,避免出現(xiàn)技改前因長期運行后密封圈老化,插裝件竄漏油毛病;3)改造后的疊加閥元件包括:電液換向閥?單向節(jié)流閥?液控單向閥?電磁換向閥等。以上元件均為通用件,電磁閥電源均采用與原來一致的直流24V,便于維護和檢修。從技改后的液壓控制系統(tǒng)圖2中可以看出:1)蝶閥的開關(guān)操作中取消了鎖定的參與控制功能,致以保留該鎖定部分是為了維護檢修時的安全考慮;2)油泵每次啟動建壓時,壓力油只能流進儲能器不能流進蝶閥操作控制系統(tǒng)中,避免蝶閥誤動;3)液壓系統(tǒng)采用疊加閥形式,它具有縮小安裝空間?減少配管?漏油和管道振動等引起的故障,能簡單的改變回路?更換元件?維修方便。且該閥具有斷電復(fù)歸功能,蝶閥開關(guān)與鎖定投退是兩套獨立控制系統(tǒng),互不干擾,獨立性更強;4)技改后蝶閥開關(guān)流程(如圖3所示):蝴蝶閥開啟:開閥信號→旁通閥開啟→蝶閥上下游壓差達到規(guī)定值→蝶閥開啟至全開→旁通閥關(guān)閉。蝴蝶閥關(guān)閉:關(guān)閥信號→蝶閥關(guān)閉至全關(guān)→關(guān)閉繼電器復(fù)歸。從蝶閥開關(guān)流程與原流程相比:取消了鎖定的投退流程,而只作為流程中的一個判斷條件。如果在全關(guān)狀態(tài)下人為或是檢修時投入,那么在開閥過程中PLC程序會自動判斷并將其退出,大大避免了鎖定被剪斷的機率,從而保證了蝴蝶閥的安全運行和可靠動作。3控制閥的開關(guān)動作流程1)繼續(xù)保留液壓鎖定裝置,但液壓鎖定不參與蝶閥開關(guān)的正?？刂啤１Ａ翩i定裝置液壓系統(tǒng),是為了增加檢修和維護時的安全,且該鎖定裝置具備了手動投入和解除功能,技改后蝶閥開關(guān)動作流程如圖3所示。2)使蝶閥的開關(guān)液壓控制系統(tǒng)更為簡單?安全?可靠?獨立。3)大大減少液壓塊和組合閥因密封件老化而出現(xiàn)竄油的故障。4安裝調(diào)試控制梓溪東固電站#3機組蝶