黄丰水电站接力器锁锭电磁阀的改造及应用

刘天智刘学东

(青海省三江水电开发股份有限公司黄丰分公司青海海东811100)

摘要：黄丰水电站水轮机导叶接力器锁锭多次发生投、退卡阻、拒动现象，严重影响机组的安全稳定运行。接力器锁锭动作由锁锭电磁阀控制，电磁阀设计安装在交通廊道上游侧墙体上，周围环境潮湿，电磁阀线圈易受潮，多次造成短路烧损。因此，对电磁阀的安装位置进行技改非常有必要性。

关键词：灯泡贯流式、接力器锁锭、两位四通、电磁阀

1、概述

黄丰水电站位于青海省循化县的黄河干流上，主要已发电为主，安装5台单机容量为45MW的灯泡贯流式水轮发电机组，总装机容量225MW。水库正常蓄水位1880.50m，总库容5900万m³，电站额定水头16.0m，多年平均发电量8.654亿kW.h，年利用小时数3846h，黄丰水电站于2014年实现了7米的低水头发电运行。5台水轮发电机组由东芝水电设备(杭州)有限公司生产提供，5台套调速系统设备由武汉长江控制设备研究所生产提供。

2、接力器结构介绍

水轮机设计有两只直径为Ф480mm的直缸固定式接力器用以操作导水机构，接力器竖直布置于水轮机坑。接力器额定操作油压为6.3MPa。在最大水头及最小操作油压条件下的操作力能关闭导叶。接力器行程满足导叶最大可能开度和压紧行程的要求，并设有行程指示标尺。

接力器配有缓冲节流装置，使导叶关到空载位置后减小关闭速度。接力器设有漏油接收及排油装置，漏油排至调速系统的漏油箱。

3、机械液压锁锭结构

机组停机检修导叶处于全开位置时，必须在一只接力器上安装机械液压锁锭装置，确保人身及设备的安全。机组停机导叶处于全关位置时，应投入液压锁锭装置，防止调速器出现意外事故使导叶打开，保护机组的安全。黄丰水电站带机械液压锁锭接力器布置在靠重锤侧接力器基础上，锁锭投、退动作通过一个两位四通电磁换向阀控制，以下简称为锁锭电磁阀。

图1：导叶全开位置时接力器锁锭位置

图2：导叶全关位置时接力器锁锭位置

锁锭电磁阀采用德国REXROTH力士乐电磁阀4WE10D33/OFCG220N9K4，是利用电磁铁来操纵阀芯动作，实现油液方向变换的一种两位四通电磁换向阀。由阀体、阀芯、弹簧和电磁铁（线圈）组成。阀体内腔有五个环槽，对外开有四个通口（P、T、A、B），其中P为压力口，接通自调速系统输出的压力油源；A、B口为工作口，接通执行元件，即机械液压锁锭装置；T为回油口，接通回油。

图3：两位四通阀工作原理图

四、原锁锭电磁阀存在的问题

黄丰水电站导叶接力器锁锭电磁阀设计安装在交通廊道上游侧墙体上，安装高程为1845.5m，高度距廊道地面为6.3米。安装位置周围悬空，无操作平台，维护操作很不方便。而且因廊道伸缩缝渗漏水，造成环境潮湿，严重时会使电磁阀被渗漏水淋到，使电磁阀线圈受潮。5台机组自投运以来，多次发生锁锭电磁阀线圈短路烧损的故障，开停机不能操作锁锭投退。为确保机组开、停机走自动流程，5台机组锁锭装置都因为使用不可靠而被迫先后废除，机组处于无接力器锁锭运行状态，在一定程度上影响机组停机态时的安全。

图4：原锁锭电磁阀安装位置示意图

五、锁锭电磁阀位置改造

鉴于以上原因，对电磁阀安装位置做技改是非常有必要的，目的一是改善其工作环境，保护电磁阀不因受潮而烧损，二是为了便于维修和操作。

根据我厂实际情况，经过技术论证确定，将我厂5台机组接力器锁锭电磁阀安装位置改到主机层水机管沟内，高程为1857.5m。确定安装在水机管道沟内，考虑的原因有以下三点：一是管沟内环境干燥，无冷凝水及渗水现象，可保证锁锭电磁阀处在相对干燥的环境下工作；二是管沟位置在主机层，每台机组设置一条，设计有两个进人门盖板，进出非常方便，且管沟高度达2m,便于电磁阀的操作及日后维修工作；三是改造电磁阀位置必须改动供排油管路布置，由于管沟内布置有调速系统至接力器锁锭Φ22供油管及调速系统配压阀Φ27排油管，故管路布置改动较为方便。

锁锭电磁阀具体改造的实施步骤为：①关闭锁锭电磁阀供油阀，拆除原安装在廊道上游墙上的锁锭电磁阀。②在主机层管沟内选合适位置（电磁阀安装在管线之上），制作电磁阀安装支架进行安装。③在管沟内Φ22压力油源管路，即原接力器锁锭供油管路上选合适位置切断，切断两头分别用同管径同材质油管接至锁锭电磁阀P腔和A腔。④将电磁阀T腔用管路接至调速系统配压阀Φ27排油管上，该排油管与接力器漏油管路相通，一并排油至调速系统漏油箱内。⑤从电磁阀B腔沿原接力器锁锭供油管路线布置一条管路至接力器锁锭排油口。⑥将电磁阀A腔至锁锭供油口之间的管路对接通。⑦原锁锭电磁阀T腔回油管管口使用堵板进行永久封堵，该管路与接力器漏油管相通。

锁锭电磁阀至接力器锁锭的四条管路，三条沿原来的Φ22压力油源管路线并排布置，其中两条未做太多改变，只增加了一条管路，需增加管架及管卡固定，回油管直接接至调速系统排油管，采用打孔对焊的方法即可实现，管路长度较短。由此可见，此种改造方法简单易操作。

图5：锁锭电磁阀改造安装位置示意图

表1：锁锭电磁阀改造材料清单（单台机组用量）

六、结束语

目前，我厂已完成3台机组接力器锁锭电磁阀的改造，经改造后的电磁阀，动作灵活可靠，3台机组接力器锁锭也已投入正常运行，改造效果显而易见，大大提高了机组安全稳定性，尤其是机组停机态时的安全。黄丰水电站导叶接力器锁锭电磁阀的技术改造是非常成功的，其他灯泡贯流式机组的电厂可以结合自己的实际情况使用和推广。

参考文献：

1.东芝水电设备（杭州）有限公司黄丰水电站水轮机设计说明书，2010年4月

2.陈欣.水轮机导叶接力器锁锭装置的改进设计[B]。《水电能源科学》,2007,25(3):88-91

3.王昊.水轮机接力器及液压锁锭设计[B].《中国机械》,2015(10):72-73

作者简介：刘天智（1985~），男，工程师，从事水电厂机械检修维护工作

刘学东（1981~），男，助理工程师，从事水电厂机械检修维护工作。