05.03 水輪機調速器壓力油罐容量核算分析

某水電站有三臺50MW混流式水輪發電機組,水輪機調速器壓力油罐設計壓力2.8MPa,最高允許工作壓力2.5MPa,容積2.3m3。油壓設備為水輪發電機組調速系統提供壓力油源,是水輪機調速系統的基礎和機組黑啟動的關鍵液壓能量。

水輪機調速器壓力油罐容量核算分析

1. 調速器油壓系統參數:

(1)系統組成

調速器油壓裝置由壓力油罐、回油箱、油泵、壓力油罐和回油箱、導葉接力器之間的管路及自動控制元件組成。壓力油罐是由鋼板焊接而成的蓄能器,內裝L—TSA46號汽輪機油和壓縮空氣,其總容積比例為1:2。

(2)油壓系統參數

系統正常工作最大操作油壓(停泵壓力) P。=2.5MPa;系統正常工作最小操作油壓(主用泵啟動壓力)P1=2.35MPa;系統事故停機壓力1.85MPa;導葉接力器最低油壓值1.5MPa。

(3)導葉接力器參數

① 導葉接力器:數量2個

② 活塞直徑Dw:450mm

⑧活塞桿直徑dw:185mm

④行程Lw:410mm

計算得導葉接力器容量為0.1194m。

(4)壓力油罐容積參數

為保證調速系統不進氣,壓力油罐底部體積約0.1m。

水輪機調速器壓力油罐容量核算分析

2. 壓力油罐容量核算分析:

(1)對油壓系統的要求

① 根據IEC標準《水電控制系統技術導則》和國家標準《水輪機控制系統技術條件》的要求,壓力油罐可用油的體積,在正常工作油壓下限和油泵不打油時,油壓降至最低操作油壓時,壓力油罐能操作導葉接力器行程;即緊急情況下保證可靠關閉導葉,關閉水源。

② 在系統事故、全廠交流電源中斷的特殊情況下,黑啟動對於水電廠確保迅速恢復廠用電及保證設備安全具有重要意義。假定機組調速器油壓按最不利工況考慮,即在正常最低工作壓力時遇緊急停機甩負荷後,調速系統剩餘油壓應能將

機組導葉開啟到空載啟動開度(一般不超過30 ),在此基礎上要求仍能保證機組事故停機的油壓,同時注意壓油槽的油氣比例,壓油槽中油位應不低於最低操作油位,這些條件是評判機組黑啟動能力的關鍵指標。

(2)壓力油罐容量複核分析

① 接力器三個行程按PV 。 一常數規律進行,它處於等溫規律(狀態變化非常緩慢)和具有冪指數為1.4的絕熱規律(狀態變化非常快)之間。冪指數1.25是根據大型油一氣壓力油罐的經驗得來的經驗數據。這樣三個接力器行程後的剩餘壓力Pr計算為:

水輪機調速器壓力油罐容量核算分析

剩餘壓力Pr大於導葉接力器最低油壓值1.5MPa,能夠保證接力器三個行程所需的操作油壓,在緊急情況下具備可靠關閉水輪機導葉,預防事故的發生。

②黑啟動過程中的油壓消耗,假定甩去100%負荷,導葉全關閉;再將導葉開啟到機組空載開度(按30 開度計算),此時接力器動作行程油容積為0.1194×1.3=0.1552m。,剩餘壓力計算如下:

水輪機調速器壓力油罐容量核算分析

油壓下降到2.14MPa,大於系統事故低油壓停機整定值,並留有一定裕度,因此機組調速系統壓力油罐容量具備黑啟動開機條件。

調速系統壓力油罐容量,根據國內外計算公式及國內運行電站的實例,混流式水輪機壓力油罐容量應為導葉接力器容積的20~25倍(不含進口閥)。本文是複核水輪機調速器壓力油罐的簡單過程,供參考。


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