黄河大峡水电站水轮机真空破坏阀技术改造.pdf

西 北水 电 2 0 1 3年 第 1期 文章编号 1 0 0 6 --2 6 1 0 2 0 1 3 0 1 0 o 4 4 _ _ 0 2 黄河大峡水 电站水轮机真空破坏阀技术改造 刘三成 国投甘肃小三峡发电有限公司， 兰州 7 3 0 0 5 0 摘要 黄河大峡水电站自投产发电以来， 真空破坏阀运行故障缺陷频发， 已不能满足机组频繁开、 停机和正常运行。 通过技术改造， 成功地解决了机组在开、 停机和大幅度调整负荷过程中真空破坏阀经常发卡喷水， 导致水淹水导轴承 的重大设备隐患。文章对技术改造从方案论证、 设备选型、 安装实施、 运行检验等方面进行了分析、 总结。 关键词 水轮机； 真空破坏阀； 防返水装置； 技术改造； 大峡水电站 中图分类号 T V 7 3 5 文献标识码 A Te c h n i c a l Re n o v a tio n o f Va c u u m Br e ak e r Va l v e，Da x i a Hy d r o p o we r S t a t i o n L I U S a n c h e n g S D I C G a n s u X i a o s a n x i a P o w e r C o ． ， L t d ， L a n z h o u 7 3 0 0 5 0 ， C h i n a Ab s t r a c t s i n c e o p e r a t i o n o f D a x i a Hy d r o p o w e r S t a t i o n ，f a i l u r e s a n d d e f e c t s o f t h e o p e r a t i o n o f t h e v a c u u m b r e a k e r v a l v e o ft e n o c c u r ． T h e v a l v e c a n n o t s a t i s f y fr e q u e n t s t a r t ，s h u t d o w n a n d n o r ma l o p e r a t i o n o f t h e u n i t ．T h r o u g h t e c h n i c a l r e n o v a t i o n，t h e s e rio u s p o t e n t i al r i s k o f t h e v a c u u m b r e a k e r v a l v e s p i l l i n g wa t e r d u e t o t h e v a l v e s t i c k i n g r e s u l t i n g i n w a t e r g u i d i n g b e a ti n g i n u n d a t i o n i s e l i mi n a t e d S U C - - c e s s f u l l y d u ri n g t h e u n i t s t a r t ，s h u t d o w n a n d l o a d a d j u s t m e n t i n a l a r g e s c al e ．I n t h i s p a p e r ，t h e t e c h n i c al r e n o v a t i o n i s ana l y z e d a n d s u mma ri z e d i n t e r ms o f s c h e me argu me n t ，e q u i p me n t t y pe s e l e c t i o n，i n s t all a t i o n a n d o p e r a t i o n i n s p e c t i o n ，e t c ． Ke y wo r d s t u r b i n e ；v a c u u m b r e a k e r v a l v e ； wa t e r - r e t u m r e s i s t i n g d e v i c e； t e c h n i c al r e n o v a t i o n；D a x i a Hy d r o po w e r S t a t i o n 1 大峡水 电站概述 大峡水电站位于甘肃省白银市与榆中县交界的 黄河干流上 ， 距 白银市 3 5 k m， 距上游小峡水 电站 2 9 k m， 距兰州市 中心河道距离 6 5 k m。大峡水电站为 黄河龙羊峡一青铜峡河段规划并开发 的第 1 1 个梯 级 电站 。电站厂房安装 4台 7 5 MW、 1台 2 4 ． 5 M W 轴流转桨式立式水轮发电机 组 ， 总装机容量 3 2 4 ． 5 MW， 保证功率 1 5 4 ． 1 MW， 多年平均年发电量 1 5 ． 8 5 亿 k Wh 。电站以发 电为主 ， 是一座大 2 型水利枢 纽工程 ， 不承担防洪任务。 大峡水 电站为河床式 电站 ， 挡水坝为混凝土重 力坝 ， 坝顶高程 l 4 8 2 ． 0 m， 最大坝高 7 2 m， 坝顶长 度 2 5 8 m。水库正常蓄水位 1 4 8 0 m， 总库容 0 ． 9亿 m ， 为日调节水库。枢纽主要建筑物 自左至右依次 由 3孔溢洪道坝段 、 左岸副坝段 、 2孔底孔坝段 、 5台 收稿 日期 2 0 1 2 - 0 9 - 1 3 作者简介 刘三成 1 9 7 6 一 ， 男， 甘肃省两当县人， 工程师， 从事 水电站机械设备检修维护与技术管理工作． 机组坝段和右岸副坝坝段等组成。 大峡水 电站最大水头 3 1 ． 4 i n 、 最小水 头 1 3 ． 2 1 1 3 、 设 计 水 头 2 3 in； 河 流 多 年 平 均 含 沙 量 3 ． 5 kg ／in。 、实测最大含沙量 3 0 6 k s ／ in 、 汛期平 均含沙 量4 ． 5 5 k g ／ in ； 大峡水电站 5台机组平均每年开停 机大约 5 5 0次 ， 平均到每 台机组开停机次数 为 1 1 0 7 欠／ a 。 2 真空破坏阀技术改造前存在的问题 与原 因分 析 大峡水 电站 7 5 MW 机组共装 有 1 6台 4 x 4 0 3 0 0吸力式真空破坏阀。 自电站投产 以来 ， 因真空 破坏阀运行故障， 导致机组被迫停运次数已达 1 1 次 之多， 这极大地影响到设备的安全稳定运行， 检查发 现主要存在如下问题。 1 真空破坏阀盘掉落。因为阀盘背帽防松动 措施不可靠 。 2 阀盘密封压环错位 ， 造成真空破坏阀动作 后封闭不严。因为压板螺钉选材不合理； 压板螺钉 固定方法不当。 西北 水 电 2 0 1 3年 第 1 期 4 5 3 阀轴发卡 、 抱死 ， 造成阀盘不能复归。原因 是轴套选材不 当； 加工误差 ， 配合 间隙超标 ； 机组频 繁开 、 停机使得真空破坏阀频繁动作 ， 从而导致真空 破坏阀弹簧性能劣化弹力不足 。 4 未考虑真空破坏 阀极端非正常工作状态下 动作后不能及时正常复归后的挡水措施 。 3 整治完善与技术改造的实施 真空破坏阀结构如图 1 所示 ， 真空破坏 阀防返 水装置如图 2所示。针对真空破坏阀存在的缺陷与 原因分析 ， 对真空破坏阀进行完善及技术改造。 图 1 真空破坏 阀结构简 图 环 图 2真空破坏阀防返水装置简 图 1 对阀盘锁定螺母 ， 在原设计 自锁方式不变 的情况下 ， 加装柱销锁定 防松措施。 2 将密封压环固定螺丝更换为耐腐蚀性更好 的内六方不锈钢螺栓 ， 并对螺丝进行点焊锁锭。 3 对真空破坏 阀轴套定期进行更换 ， 更换 为 钢背聚甲醛复合材质轴套， 并对阀轴与轴套的配合 间隙严格控制在设计间隙范围之 内； 针对真空破坏 阀频繁动作导致弹簧性能劣化 弹力不足 的问题 ， 安 排定期对弹簧进行更换 根据经验判断， 安排每年 更换 1 次弹簧 。 4 在保证上述措施与真空破坏 阀原设计机构 不变的情况下， 加装 1套浮球式防返水装置 见图 2 。当真空破坏阀动作后 发卡无法及 时复归 回原 位时 ， 机组蜗壳 内的压力水就从真空破坏阀处喷出， 此时压力水将防返水装置 的浮球浮起顶在上部密封 部位 ， 压力水被封堵住 ， 避免了向外喷水导致水淹水 轮机水导轴承的事故发生 。 4 技术改造实施后的运行效果 大峡水电站水轮发 电机组真空破坏阀经过近十 几年不断整治完善与技术改造 ， 加装防返水装置后 ， 机组再未 出现过因真空破坏 阀运行故障而导致非计 划停机的不安全事件。近几年也发生过真空破坏阀 动作后出现偶尔发卡没有及时复归回原位的设备隐 患， 但是防返水装置都成功地封堵住了喷水现象 ， 保 证 了机组正常安全稳定运行。近十几年来真空破坏 阀运行故障导致的机组非计划停运和未停运统计， 见图 3 ， 通过统计分析发现经过整治完善与技术改 造 ， 加装 防返水装置后 ， 由于真空破坏阀运行故障导 致的机组非计划停机事故彻底消除了。 {i 呈 { 避 辖 ■真空破坏阀 发生故障造 成停愀 嚣真空破坏阀 发生故障未 造成停机事 故 年份 图 3 真空破坏 阀发生故 障频次 图 5 结语 通过真空破坏 阀的整治完善与技术改造 ， 加装 防返水装置 ， 为大峡水 电站可靠 、 安全、 稳定 、 经济运 行作出了积极的贡献 ， 同时也为本公 司创造出了比 较好 的经济效益和安全生产局面 ， 确保 了大峡水 电 站水轮机设备的正常、 健康、 稳定、 经济运行。 参考文献 [ 1 ] D L ／ T 5 0 6 6 1 9 9 6 ， 水力发电厂水力机械辅助设备系统设计技 术规定[ s ] ． 北京 中国电力出版社， 1 9 9 6 ． [ 2 ] G B ／ T 7 8 9 4 - 2 0 0 9 ， 水轮发电机基本技术条件[ S ] ． 北京 中国 标准出版社 。 2 0 1 0 ．