12横山庙电站2号机主阀技术改造的方案选择

郑尚奎

(四川省玉溪河灌区管理局，四川 邛崃，611530)

横山庙电站地处四川省雅安市名山区建山乡横山村，系玉溪河灌溉工程主干渠配套电站，隶属四川省玉溪河灌区管理局。电站装机容量为2×3200kW，设计水头43m，设计流量20m3/s，年发电量3700kWh左右，2台机组主阀均为φ1750型蝴蝶阀，是电站主设备之一。运行30多年来，主阀存在诸多问题，已不能满足安全生产要求，及时进行技术改造十分必要。

1 φ1750型蝶阀存在的问题

φ1750型蝶阀是我国上世纪70年代由天津发电设备厂自行设计生产的一种液压操动的卧轴式主阀。其主要技术参数:最高使用水头H=43m，油压操作，活门转角90°，旁道阀150mm，阀体采用铸铁铸造，活门采用铁鉼型，止水方式为内充压缩空气围带橡胶密封，环形接力器。由于液压油管路复杂，操作程序繁琐，用时长且不可靠，从运行实践看，各项技术指标不理想。主要存在以下问题:

1.1 蝴蝶阀关闭时漏水严重

活门上止水橡胶磨损、老化严重，运行时间长，橡胶弹性差，橡胶气囊围带漏气，很难达到止水目的，不能满足机组检修时的止水要求，同时给机组安全运行埋下了隐患。

1.2 锁锭无法自动拔出

(1)锁锭固定螺栓损坏，铸铁件难以修复，不能固定锁锭装置;

(2)锁锭油压操作管路和位移继电器电回路没有接入蝶阀操作控制柜。由于设备陈旧，目前已无法购置相应配件，系统已无法恢复自动。

1.3 油压操作系统不能自动

(1)设计上的一套油压操作系统无法使用，已经切除，目前采用直接按入调速器蓄能罐，用调速器的压力油源进行操作，不能实行自动，只能就地操作，紧急情况下，操作时限长，极易导致机组飞逸或事故扩大;

(2)操作后的油料不能自动回收。使用后油自动流入蝶阀坑回油箱，回收再利用需要过滤处理，操作成本高，油料浪费严重，同时带来环境污染问题等。

1.4 阀体密封维修不便

理论上阀体可以通过拆卸压板，更换密封囊带，但实际上由于操作空间小，加之长时间运行后螺丝、压板等锈蚀严重，更换密封气囊围带十分困难。密封气囊围带造价高，使用寿命不长，且无标件更换。

从目前运行实践看，电路主阀实用性能低，操作时限长，在渠道不停水情况下，无法正常进行水轮机检修，遇到电站与系统解列后机组甩负荷，调速器出现故障的情况下，导致机组飞逸，蝶阀作为机组检修时的封水设备和防止因调速器故障引起机组飞逸的安全保护装置，起不到保护作用，对电站安全经济运行十分不利。

据此分析，为保障电站安全经济运行，对主阀进行技术改造十分必要。

2 蝶阀技术改造要满足的主要技术性能

总体上技术改造主阀，应满足安全可靠、经济实用、安装维修方便、操作简单等要求，结合电站具体情况，要考虑以下几个方面:

2.1 蝶阀操作方式

当前国内蝴蝶阀操作方式主要分为电动、液动、气动、手动操作，最常用的是电动和液动操作。生产厂家根据不同电站的具体要求，演变出重锤式、蓄能式等更安全的复合操作方式。根据横山庙电站具体情况，液动蓄能型操作方式，完全能满足安全生产的要求。

2.2 蝴蝶阀密封方式

国内目前常用的蝴蝶阀密封方式，主要有软密封止水和硬密封止水，两种方式各有利弊。根据横山庙电站蝴蝶阀使用率、水质、使用寿命、密封要求等性能指标对比，应采用复合橡胶材料软密封止水。

2.3 蝴蝶阀控制方式

建议采用目前比较先进的可编程微机控制系统，可以接入水轮发电机组操作控制和保护系统，既满足安全生产要求，同时也为电站技改后全面提升自动化水平奠定基础。

2.4 接力器安装方式

目前接力器安装方式通常为基础式、阀体自带式，考虑到玉溪河引水干渠停水时间短，要重新浇筑接力器和阀体基础，时间上不允许。结合原有安装位置和实际尺寸，选用立轴式、阀体自带接力器方案，完全能满足安装时间、安装位置、安全使用的具体要求。

3 建议方案

根据以上几个方面的论证，采用湖北洪城通用机械有限公司生产的PDF43—LY—175微机控制蓄能型液动蝴蝶阀，利用原蝶阀基础，水工部分不作任何变动，改造成本低，经济实用。2011年电站对1号机主阀进行了改造，改造后的运行实践表明，阀体和伸缩节冲水试验无渗漏现象，操作灵活可靠，密封良好。

综合上述情况，建议2号机主阀仍采用PDF43—LY—175微机控制蓄能型液动蝴蝶阀，这样不仅技术性能完全能满足，且对改造后运行管理、维修等都是十分有利的。

4 建议选用主阀的特点及性能

4.1 PDF43—LY—175微机控制蓄能型液动蝴蝶阀，为立轴式，阀体采用铸焊，整体开架式结构，强度和钢度较好，阀板采用双平板过流型式，强度可靠，具有良好的水力特性，流阻系数小于0.15，同时采用双偏心结构。主阀采用橡胶复合材料软密封止水，关闭阀门时具有水力自关闭性能。阀轴采用无铅型无给油自润滑轴承，不需要外加润滑油，轴载能力强，摩擦系数小，耐腐蚀性好，使用寿命长。操作机构采用直缸摇摆式中压(14.5MPa～16MPa)单接力器。

4.2 蝶阀在全关位置设有液压锁锭装置和机械锁锭装置，可防止水轮机检修时因误操作蝶阀引发意外事故，并有锁锭状态信号输出。在全开到位后主接力器采用保压措施，保压电磁阀动作提供恒压力保证蝶阀处于全开状态。

4.3 控制系统以PLC(可编程控制器)为核心，有独立的控制柜，油泵电机的供电采用AV380V电源，PLC电源及电磁阀控制回路采用双路DC24V电源。能实现就地操作，也能接入发电机微机控制系统，实现远控自动操作。

4.4 液压站配备两只储能罐，有充足的压力油储备，操作时不受外界条件制约，安全可靠，运行操作十分方便。

5 结语

随着自动控制技术的发展，“无人值班，少人值守”的理念被广泛应用于电站生产实践。目前，国家正在推行对老旧小水电增效扩容改造，相信横山庙电站2号机蝶阀技改，会全面提升电站生产的自动化水平，将在保证电站安全经济运行中发挥积极作用。 ■