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高油压技术在水轮机调速器上的应用

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2008/1/21 17:57:23   

 关键词:  水轮机 调速器 油压

一、概述:

大家知道,水轮机电液调速器的技术基础是电子技术和液压技术。纵观我国电调的发展过程,可以发现其电气部分善于及时应用电子行业的新技术、新产品。计算机和可编程控制器刚刚问世,就在电调上得到应用,有力地推动了调速器的发展。然而,电调的机械液压部分却与数十年前的机调无明显差别,工作油压仍维持在2.5Mpa或4.0Mpa的水平上,与现代液压技术存在着巨大差距。

现代液压技术拥有大量先进而成熟的技术成果,系统而完备的理论体系和计算方法;液压件为大批量工业化生产,品种齐全;标准化、系列化、集成化程度高;工作油压早已达到16~31.5Mpa。在冶金、矿山、起重、运输及工程机械等行业中得到广泛的应用。因而及时采用液压行业的新技术、新产品,是电调机械液压部分加快技术进步、实现产品更新换代的正确途径

从本质上讲,正是由于没有及时吸收、应用液压行业的新技术、新产品,才导致了电调机械液压部分的停滞和落后状态。反之,只有更好的吸收、应用液压行业的新技术、新产品,才能促进电调械液压部分加快技术进步、实现产品的更新换代。

二、高油压调速器的应用

对于需更新调速器的电站,最好和新建电站一样,选用GKT系列高油压可编程调速器(用于混流及轴流式机组),或CKT系列高油压冲击式可编程调速器。因为这两个高油压系列的调速器具有突出的技术经济优势,代表了现代调速器的发展方向。
三、高油压调速器的技术优势与传统的中小型机调相比,GKT系列和CKT系列高油压调速器具有显著的技术经济优势,通过多年来研制高油压调速器的实践,体会到用现代液压技术开发新一代高油压水轮机调速器,既经济合理,又切实可行。
3.1工作油压

在液压系统设计中,确定合理的工作油压是影响全局的问题,它对油泵、液压阀及液压附件的选择有直接影响。在传统的水轮机调速器及油压装置中,沿用2.5MPa以下的工作油压长达百年之久,只是在近十多年来,4MPa、6.3MPa的液压系统才得到少量的应用。与此相应,其油泵采用价格很高的大流量螺杆泵;液压阀及液压附件则采用小批量甚至单件生产的专用液压件,功率重量比小,用油量大。因而在水轮机调节装置中应用现代液压技术,首要任务是较大幅度的提高工作油压。但工作油压超过20MPa时,势必采用价格昂贵且对油质要求很高的柱塞泵,同时也增加了囊式蓄能器的补气难度。综合考虑技术、经济因素,应以16MPa为额定工作油压、20MPa为最高工作油压较为适宜。

3.2油泵在各类油泵中,齿轮泵价格最低、抗油污能力最强。特别近十余年来,齿轮泵技术有了长足的进步,20MPa甚至25MPa的高压齿轮泵已有成熟的系列产品。由于传统观点认为:与螺杆泵相比,齿轮泵流量、压力脉动大,噪声也大。因而在水轮机调节装置中并未得到推广应用。事实上,在水轮机调节装置中,有着容积较大的压力油罐或蓄能器,任何流量、压力脉动均将被其消除,不会对系统的工作产生任何影响;其噪声在水电站的运行环境中亦不明显。可以肯定,齿轮泵不仅对高油压调速器十分适用,而且也将会在低油压水轮机调节装置中得到广泛采用。

3.3蓄能器

传统油压装置的储能部分采用油气接触的压力油罐,运行时因压缩空气溶于油中而不断漏失。为此,使用大中型水轮机调节装置的电站,需设置专门的气系统及相应的副厂房,向压力油罐补充干燥的压缩空气;对于小型水轮机调速器,通常采用中间油罐和补气阀向压力油罐补充压缩空气。前者将增加电站投资和运行费用;后者因补充了未经干燥的压缩空气而会加速油质劣化。当工作油压升至16MPa以上时,如仍采用油气接触的压力油罐,溶于油中的气体将会导致系统的振动和元件的气蚀。上述问题,在采用高压囊式蓄能器后均可得到很好的解决。


3.4电液转换部件

低油压电液调速器的电液转换部件种类很多,常见的有电液转换器、电液伺服阀及各种控制电机带动的一些专用先导阀。他们各有优缺点,但均不能直接用于高压系统。对于高压系统,推荐采用电液比例阀。其主要优点是:与电液伺服阀相比,电磁操作力大,可靠性高;与电磁球阀相比,动作平稳、无振动,有较高的动态和静态指标,能较好地满足电液调速器的性能要求。此外,电液比例阀无静态耗油,这一点对蓄能器较小的中小型调速器尤为重要。此外,电液比例阀和电磁球阀也可用于中、低压系统作先导阀。

3.5主控阀在高压系统中,依据调速器操作功的不同,其主控阀(即主配压阀)可以直接采用电液比例阀,也可由电液比例阀和插装阀组共同构成。插装阀组具有可靠性高、密封性好、过流能力大、压力损失小等突出优点,在构成高压、大流量阀组方面有独特的优势和广阔的前景。当然,插装阀组也可构成中、低压的大流量阀组,但因其功率潜能未充分发挥,故经济性受到影响。


3.6油液的清洁度

油液清洁度和液压元件的抗油污能力,是确保液压系统安全、可靠工作的两个关键因素。液压系统和元件选定之后,保持和提高油液的清洁度,就是确保液压系统安全、可靠工作最关键的因素了。

高压系统对油液清洁度的要求通常比低压系统高。但高压系统总油量少,密闭性好,标准液压件自身的清洁度较易保证。因而,只要合理选择滤油器,在制造、运行和维护的各个环节,认真消除内、外污染因素,系统的油液清洁度是可以保证的。油液污染引起的堵塞、卡滞等故障,通常发生在投运初期。因而在设备组装时认真进行油箱、管道、液压件、液压集成块及液压缸的清洗;设备安装并运转一段时间后及时更换清洁的新油等,是降低系统故障率的有效措施。

综上所述,高油压调速器的应用具有如下技术经济优势:

a采用了电液比例阀、高速开关阀(即所谓数字阀)等现代电液控制技术,减少了液压放大环节,结构简单,工作可靠,具有优良的速动性及稳定性。b液压件为大批量工业化生产,标准化、系列化、集成化程度高,质量可靠,性价比高。

c采用囊式蓄能器储能,胶囊内所充氮气与液压油不接触,油质不易劣化;胶囊密封可靠,长期运行亦不需补气。小型高油压调速器不须设自动补气阀和中间油罐;中型高油压调速器可省去高压气系统及相应的副厂房;运行人员省去了每个台班都要调压力罐油位的繁琐工作。d工作油压高,因而体积小,重量轻,用油量少,电站布置方便、美观。

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