惠蓄上游引水隧洞排水针形阀及其消能方式改造浅析.pdf
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1、 第 7期 2 0 1 6年 7月 广东水利水 电 GUANGDONG W ATER RES 0URCES AND HYDROPOWER No 7 J u 1 2 0 1 6 惠蓄上游引水隧洞排水针形阀及其消能方式改造浅析 刘少伟 ,王琪 ( 惠州蓄能发 电有限公 司,广东 惠州 5 1 6 1 0 0 ) 摘要:惠蓄机组具有水头高,引水隧洞长的特点,其进水阀前引水隧洞排水面临高水头、高压力、高能量、大流量和 时间长的考验。需要一组耐高压、消能良好、抗振性能好和过流能力强的排水系统。因此上游引水隧洞排水系统由第一 道不锈铜球阀、第二道针形阀和第三道闸阀组成。在第一次进行上游水道排水的时候出现
2、了针型阀因振动过大,水锤导 致针型阀阀芯断裂,通过分析针型阀断裂的原因,将针型阀的传动机构加工成梯形结构,增加阀芯弹簧缓冲机构,取消 阀芯翼板 ,调 整安装方式的改造 ,以达到在往后 的排 空上 游隧 洞 内的 水时 不会 再 出现 阀芯断 裂的现 象 ,排水过 程要 平 稳 ,保证 了上 游隧道排 水的安全。 关键词 :抽 水蓄能机 组 ;技 术改造 ;针 型阀 ;消能方式 中图分类 号 :T V 7 3 2 3 文献标 识码 :B 文章编号 :1 0 0 8 0 1 1 2 ( 2 0 1 6 ) 0 7 0 0 1 90 4 1 概述 惠州蓄能水电厂( 以下简称惠蓄) 水轮机工况额定 净
3、水 头 为 5 1 7 4 m,毛水 头 为 5 5 7 m,引水 系统 长 3 1 0 4 m;惠蓄电站上库正常蓄水位为 7 6 2 m,下库正 常蓄水位为 2 3 1 m。上游 引水隧洞排水消能针形 阀安 装高程为 1 4 0 m,两者水头差为 6 2 2 m即 6 2 2 b a r 。这 使得惠蓄机组具有水头高 ,引水 隧洞长 的特点 ,其进 水 阀前引水 隧洞排水 面临高水头 、高压力 、高能量 、 大流量和时间长的考验 。因此需要一组耐高压 、消能 良好 、抗振性能好和过流能力强的排水系统 。 惠蓄进水 阀上游引水隧洞排水系统 由第一道不锈 钢球阀 、第二道针形阀( 以下称“ 上游
4、引水隧洞排水针 形 阀” ) 、消能孔板和第三道 闸阀组成 ,用 于排空进水 阀前上游引水隧洞里面的水 ,惠蓄电厂机组进水阀上 游引水隧洞正常排水工作方式是 :第一道不锈钢球 阀 和第三道闸阀全开 ,由全不锈钢高压 阀门针形 阀 来控制排水流量 和速度 ,在不同的工作水头下 ,调节 针型阀的开度来控制排水速度和流量 。 在第一次进行上游引水隧洞检查维护排水的时候 出现了上游 引水 隧洞针型阀在排水过程 中振 动过大 , 针型阀阀芯断裂 ,分析针型阀断裂的原 因,对针型 阀 的传动机构 ,阀芯弹簧 ,阀芯翼板以及安装方式进行 了相应 的改造 ,以达到了在往后进行类似工作时不会 再 出现 阀芯断裂
5、的现象 ,保证安全排空上游 引水隧洞 内的水 。 2 针形 阀参数 惠蓄进水 阀上游引水 隧洞排水针形 阀是 由西班牙 i re s ,S A 公司制造的全不锈钢高压阀门,阀门参数 如表 1所示。 表 1 阀门参数 直径 设计压力正常静水压力 最大动水工作压力 最大允许流量 最大动水工作压力 5 6 b a r ,能在 0 5 6 a r的动水 头下排水 ,排水的速度变化在 0 3 m s 变化范围; 阀体进出水 口法兰 角度 :9 0 。 ,水 流垂直 向下进 入 ,经过阀心消能减压后水平 向左流出; 针形阀在不同的工作水 头下 ,可 以调节阀门的开 度来控制排水速度。 3 故 障 过程 2
6、 0 0 8年 7月 1 1日晚 2 3 : 5 O开始上游引水隧洞排水 工作。开启 1 机组进水 阀上游引水隧洞排水管的针形 阀排水 。此时 ,上游水位为 6 3 0 m,下游水位 2 1 3 m, 针形阀前水头为 4 1 7 m。经过调整开度 ,按照排水要 求流量控制在 2 3 0 0 m h ( 0 6 4 n l s ) 左右。排水至 7 月 1 2日1 3 : 2 5,针形阀发生剧烈振动并伴随间歇 巨大 的撞击声 ( 水锤现象) 。现场运行操作人员迅速关闭 了 收稿 日期 :2 0 1 6 0 51 8 ;修回 日期 :2 0 1 60 53 0 作者简介:刘少伟( 1 9 8 4
7、) ,男,本科,工程师,从事抽水蓄能电站机电运行管理工作。 1 9 2 t ) 1 6年 7月 第 7期 刘少伟 ,等 :惠蓄上游 引水 隧洞排水 针形 阀及 其消能方式改造浅析 ”肜 I 游的球 啦 j i 战n 0 扩大 f l J 化 战 场情 J J J ( 父操 作机构 支 J j 尘接 邮什掉落 ) : 1 ) ”断 裂 j I 2) 操 机 连接 伶f 螺 f 廿 纹 Jj 7 乎 3 ) l 部球 阀 1 法 、 的 个连 梭 f 陂抓悦 地 4)针形 F 游浊 潮水 象 5 ) 排 水过 I l I _ 伴随 衍 大I 噪 2 ( ) 0 8 7 l 5 I I 换 ”肜阀I
8、 F ;,- 继 , j 水隧 4 刊 : 水 r 肜 I l : I I I f 7 久H I _ j 攻 场 冬 i J 冬 I J 4 图 1 阀杆断裂断面 图 2 掉落地面 的操作机构 图 3 断裂 的阀杆 图 4阀杆涡杆的两齿崩塌 4原 因分 析 次事敞 f ”肜 操作机 过连绌 I 3 5 l _ 的振动阀盯住断 , 卜 j 1 : 振 动的 J 他- 进 发 成为整个阀f i : 晰 裂 ”断裂 , 心 火 I 定, 岛述水流 水 n 川 I 心 n) C - 14 J , j t 断 ”, f : l 捕 f 休 ,阀 l f1 1 = 水 l f f 运 功 刘 j 断裂阀什
9、 离接 触 。 怍机掏同f - j li J f : 起做联动撞 他连接螺 螺纹破坏 ,人 紧 连拔掉落J : A i I岛 水流通过 ”肜I; I u ,j - ,m f流速 擞离 、流 变 化人,将不r r 避 鲍 J l ”肜 的振动 根 脱 缘分 f J ,除水 力 索夕 l 、 ,t J I 7 f , lJ r _ 1 下缺 址j 破坏 的 主 原 : 1 ) 杆支嗽梢J 奠1 j l删 f 址 I 卡 手 l 轴 芰, 贰 针火 与闷座 精 址, H _ 有 3块 板 , f f -J - 连 j 爱 曲 较 j f 此 j 分 4 -: f i 刈f ” 行 良好的 支 承效
10、肜 i 轮 机构 l J 、J 螺 什 I , ) 1 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 2 0 1 6年 7月 第 7期 广东水利水 电 图 5 原针 形阀结构 示意 图 6 新针 形阀结构 示意 示 ) 。 图 7 改造后的消能孔板 2 )为减小水流产生的脉动,将针形 阀由横 向水平 布置改 为垂 直 布置 ,并将 闸阀位 置下 移 ( 见 图 8所 3 )加强管路支架 。 由于上游引水 隧洞排水管振动大 ,在排水过程 中 管路振动大会加剧针型 阀的振动。通过改进管路 同定 方式 ,可以减小排
11、水管路及其 阀门在排水时 的振 动, 减轻高压和高速水流对针形阀及其连接螺栓 的作用力 的破坏作用。主要改进如下 : 水平支架调整到闸阀法兰上方。 垂直支架增设基础锚板 ,锚板锚钢与混凝土 中 的钢筋牢固焊接。垂直职称与锚板由螺栓可靠连接。 对垂直支撑上部进行 了修改 ,增加侧支撑 ,以 增强水平方向的固定。在支撑座于管道表面之间增加 1 0 c n q 厚 的弹性橡胶垫片 ,降原线接触 的半圆固定环 21 2 0 1 6年 7月 第 7期 刘少伟 ,等 :惠蓄上游 引水隧洞排 水针形阀及其消能方式改造浅析 N o 7 J u 1 2 0 1 6 改造前 P HB排水管 改造后 图 8排水管路
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