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ATOS調(diào)壓閥在南山水電站的應(yīng)用
閱讀：1083 發(fā)布時間：2014-1-9 1,、工程概況
南山水電站位于泰順縣羅陽鎮(zhèn)境內(nèi)的仙居溪支流南山溪上,，電站距泰順縣城約12km.整個工程由水庫,、發(fā)電引水隧洞,、壓力明管、電站廠房等建筑物組成,，設(shè)計水頭為177.58m,，裝機容量為2×2500kW，水輪機型號為HLA542—WJ—80,，發(fā)電機型號為SFW2500—6／1430,，工程以發(fā)電為單一任務(wù)。
電站發(fā)電輸水隧洞沿南山溪大崗頭山脊布置,，總長約1.96km,，壓力明管長270m,，由于受地形條件限制，設(shè)計中采用不設(shè)調(diào)壓室方案,。
2,、設(shè)置ATOS調(diào)壓閥的原因
由于南山電站工作水頭較高，在不設(shè)置調(diào)壓室的情況下,，電站在運行中可能會遇到由于各種事故,，引起機組突然與系統(tǒng)解列，發(fā)生甩負荷的情況,。在甩負荷時,，由于導(dǎo)葉迅速關(guān)閉，水輪機的流量急劇變化,，水輪機壓力引水系統(tǒng)中會產(chǎn)生水擊,，此時產(chǎn)生的zui大水擊壓力上升對壓力引水系統(tǒng)的強度影響特別強烈，嚴重的會破壞引水系統(tǒng),，引發(fā)事故,，因此必須選擇其他方式來限制水擊壓力升高。
通常限制水擊壓力升高的方法主要有設(shè)置調(diào)壓室,、裝設(shè)ATOS調(diào)壓閥,、改變導(dǎo)葉關(guān)閉規(guī)律（采用導(dǎo)葉二段關(guān)閉）等。導(dǎo)葉二段關(guān)閉法在低水頭電站應(yīng)用較多,。而對于高水頭電站,，多采用設(shè)置調(diào)壓室來調(diào)節(jié)水擊壓力，但調(diào)壓室建造投資大,、工期長,，特別容易受地質(zhì)、地形等條件限制,，故對興建調(diào)壓室有困難的,，且導(dǎo)葉關(guān)閉時間Tw≤12s的中小型電站可考慮以ATOS調(diào)壓閥代替調(diào)壓室。ATOS調(diào)壓閥的作用在于：在機組甩負荷導(dǎo)葉快速關(guān)閉的同時相應(yīng)地打開泄流,，從而降低水錘壓力的上升,，待導(dǎo)葉全關(guān)后，再緩慢關(guān)閉,，使引水系統(tǒng)的流量緩慢變化,，防止引水系統(tǒng)水壓升高及機組飛車。
3,、ATOS調(diào)壓閥選擇及應(yīng)用
3.1ATOS調(diào)壓閥的選擇
南山電站導(dǎo)葉關(guān)閉時間的設(shè)計值T為8s,，符合上面提到導(dǎo)葉關(guān)閉時間Tw≤12s的要求，且無調(diào)壓室,，經(jīng)多方計算和比較選擇確定,，南山電站調(diào)壓設(shè)施采用ATOS調(diào)壓閥作為調(diào)壓方式,，ATOS調(diào)壓閥選擇TFW250A／ZD型號。
3.2ATOS調(diào)壓閥在應(yīng)用過程中的問題及處理方法
TFW250A／ZD型ATOS調(diào)壓閥采用全油壓控制,，原設(shè)計中有1個節(jié)流孔用于整定ATOS調(diào)壓閥的關(guān)閉時間,。由于ATOS調(diào)壓閥是后來增加的項目，調(diào)速器廠家和ATOS調(diào)壓閥廠家未能及時溝通,，造成節(jié)流孔實際并不存在,，ATOS調(diào)壓閥關(guān)閉時間不能調(diào)整，且ATOS調(diào)壓閥全行程不能達到廠家65mm的要求,，實際ATOS調(diào)壓閥的行程只有45mm.對于調(diào)速器和ATOS調(diào)壓閥的開啟關(guān)閉時間,，設(shè)計調(diào)保計算的要求為：無水狀態(tài)下調(diào)速器快關(guān)（100％～0）和ATOS調(diào)壓閥快開時間（0～100％）為8.5s，ATOS調(diào)壓閥慢關(guān)時間（100％～0）為19s,；2臺機組聯(lián)甩額定負荷時壓力上升率控制在20％以下,，轉(zhuǎn)速上升率控制在55％以下。按設(shè)計要求,，這2臺ATOS調(diào)壓閥開啟時間和開度都達不到設(shè)計要求,，實測快開啟時間為6s，開度為45mm.經(jīng)分析,，系兩者的油缸大小不匹配,，ATOS調(diào)壓閥的排油不能全部進入調(diào)速器的油缸，致使ATOS調(diào)壓閥排油不盡,，從而影響開度,。此時如果要求廠家重新制作更換ATOS調(diào)壓閥將會嚴重拖延發(fā)電時間，造成巨大經(jīng)濟損失,，所以只能先從技術(shù)上在考慮是否可以通過更改調(diào)速器主接力器時間來滿足與ATOS調(diào)壓閥的協(xié)聯(lián),。
針對以上情況，技術(shù)人員重新進行調(diào)節(jié)保證計算復(fù)核調(diào)整,，并對調(diào)速器和ATOS調(diào)壓閥的開啟,、關(guān)閉時間進行整定，整定后的參數(shù)為：調(diào)速器快關(guān)時間為8.30s～8.38s,，ATOS調(diào)壓閥慢關(guān)時間為24.50s～46.50s.廠家技術(shù)人員按這要求對時間參數(shù)重新設(shè)置后，再次測得臺機組主接力器關(guān)閉時間和ATOS調(diào)壓閥0～45mm的啟,、閉時間（見表1）,，從2臺機組的主接力器與ATOS調(diào)壓閥接力器靜態(tài)協(xié)聯(lián)關(guān)系曲線（見圖1、圖2）可以看出調(diào)速器和ATOS調(diào)壓閥協(xié)聯(lián)較好,，能夠滿足要求,。
4、對ATOS調(diào)壓閥進行聯(lián)機測試
在調(diào)速器和ATOS調(diào)壓閥協(xié)聯(lián)滿足協(xié)聯(lián)要求后,，接下來就要進行ATOS調(diào)壓閥實際使用性能測試,，測試方法主要是2臺機進行甩負荷試驗,，看ATOS調(diào)壓閥是否能正常工作，且各項數(shù)據(jù)能否滿足設(shè)計要求,。
測試過程,，機組甩負荷試驗時機組蝸殼壓力表處靜水壓讀數(shù)為1.908MPa（194.7m水柱）。1號機單機帶額定負荷時導(dǎo)葉開度為62.0％,，甩負荷過程中蝸殼壓力zui大值為2.089MPa,，上升率為9.49％，機組zui高頻率為73.16Hz,，上升率為46.32％,；2號機單機帶額定負荷時導(dǎo)葉開度為61.6％，甩負荷過程中蝸殼壓力zui大值為2.124MPa,，上升率為11.32％,，機組zui高頻率為72.06Hz，上升率為44.12％,。從記錄結(jié)果看,，壓力上升率都在控制要求的20％以下，轉(zhuǎn)速上升率也控制在55％以下,，都滿足設(shè)計要求,。
當(dāng)1號機甩負荷試驗開始，機組導(dǎo)葉快速關(guān)閉的同時,，ATOS調(diào)壓閥迅速打開,，經(jīng)過6.3s左右導(dǎo)葉全關(guān)，此時ATOS調(diào)壓閥的開度為57％,，行程為45×57％=25.65mm,，隨后ATOS調(diào)壓閥緩慢關(guān)閉，經(jīng)過12.7s全關(guān),。蝸殼壓力zui大值出現(xiàn)在3.8s的時候,，而機組轉(zhuǎn)速幾乎同時也達到zui大值。2號機甩負荷過程曲線與1號機相似,。
2臺機聯(lián)甩100％額定負荷時（機組電氣過速保護動作,，其整定值為150％額定轉(zhuǎn)速）機組zui高轉(zhuǎn)速77.504Hz，上升率55.01％,；蝸殼zui高水壓2.292MPa,，上升率20.13％；甩負荷試驗結(jié)果基本符合設(shè)計調(diào)保計算要求,。如果ATOS調(diào)壓閥全開的行程能達到65mm,，通過ATOS調(diào)壓閥泄掉的流量會更大，蝸殼水壓的上升將會更好地得到控制。
5,、結(jié)論
通過調(diào)整后,，南山電站ATOS調(diào)壓閥能夠進行有效的調(diào)節(jié)事故狀態(tài)下的水擊壓力，運行情況良好,。比較ATOS調(diào)壓閥和設(shè)置調(diào)壓室使用效果,，雖然調(diào)壓效果不如調(diào)壓室理想，但并不影響工程性能,，相對調(diào)壓室的建設(shè)來說,，ATOS調(diào)壓閥價格僅為調(diào)壓井造價的1／10，取消龐大的調(diào)壓井建設(shè),，不僅節(jié)約三材,，還縮短了工期，相信在今后的高水頭中小水電站中應(yīng)該會得到逐步推廣使用,。