珊溪电厂减压阀改造

　　减压阀是一种自动降低管路工作压力的专门装置。它可将阀前管路较高的压力减到所需的合适压力,保护减压阀阀后的其他元件不被高压所破坏,同时保护出口压力的稳定。本文主要介绍改造前减压阀存在的问题和改造后新装置的技术特点、结构、工作原理以及调试。

　　珊溪电厂位于浙江省温州市文成县境内的飞云江上，电厂总装机容量200MW，安装4台混流式水轮发电机组，年平均发电量3.55亿kW·h，电厂出线由220kV电压等级接入华东电网，在华东电网中承担调峰、调相和紧急事故备用等作用。全厂设有一条技术供水总管，它主要担负着机组的上导、空冷器、推力轴承、水导、主轴密封、下导及变压器冷却、消防、生活用水等方面的重要任务。为了使它们的压力在正常范围内，这些设备不被高压所破坏，在每台机组的钢管引水总滤过器出水阀后装有一台减压阀装置。而原减压阀采用的是200X型老式组合式减压阀，由于该阀减压效果不好造成出口压力大于机组运行的允许值。现改为ZJY46H—25Q(Ⅳ)DN400型减压阀装置。该减压阀具有高减压比、大流量、进口压力适应能力强、低噪声、使用寿命长等优点。

1、改造前减压阀装置存在的一些问题

　　a、减压阀经过近十年运行，故障率明显升高，同时备品备件采购日益困难，严重威胁着机组安全运行。b、由于减压阀采用的时膜片式结构，压力比为2∶1，出口压力随着进口压力的变化、流量的变化而变化;尤其当压力波动较大时，会对阀组造成一定的冲击、对机组造成很大的损伤，膜片容易被恶劣的工况击穿，不利于安全运行。c、反馈系统中的管道与射流泵、控制阀的连结大小不一，需用过渡连结，系统的维护与拆卸不方便。d、双反馈系统的切换较为复杂，要通过四个球阀的切换。e、反冲排污的操作也显得较为复杂，要通过三个球阀的切换。f、反馈系统控制阀的结构复杂，相对滑动零部件的摩擦系数大，影响控制阀的灵敏度。g、主阀的过流面部分出现气蚀。

　　基于减压装置存在的以上多种缺陷，电厂技术人员经过讨论研究决定利用每台机组大修的机会，对该装置进行升级改造。

2、改造后的减压装置的技术特点

　　a、减压比大：原减压阀的减压比为3∶1，本阀可达到8∶1。b、全活塞式结构，安全可靠性高：主阀和控制阀均为金属活塞式结构，防止了橡胶膜片因老化而可能出现的安全故障。c、调压范围大：本减压阀出口压力可在0.15～1.2MPa范围内任意调节，而珊溪电厂的只需在0.3～0.8MPa。d、过流量大：过流设计具有独特的结构形式，过流面积比同口径的管道大，过流能力完全可以适应设计中已选管道的需要。e、出口压力稳定：由于采用大刚度弹簧加载和射流泵技术，从而保证了不管进口压力和出口流量如何变化，减压阀始终能够保证出口压力的稳定。f、对水质的适应能力强：过流面采用特殊材料和结构，在控制阀上装有排污装置，故减压阀可以适用于任何的水质，不会产生气蚀、磨蚀和堵塞现象。g、可靠性高：由于装有双反馈系统和出口压力自锁定装置，可以保证减压阀在工作状态下相互切换反馈系统，并保证出口压力不超限，以保护阀后设备的安全。h、运行中，减压阀无噪音、无振动、无压力漂移、无卡阻现象。i、使用寿命长：由于主要部件均采用不锈钢材料，主弹簧不与水接触，且无橡胶受力件，使用寿命远远长于前减压阀。j、安装、调试、运行、维护方便。

3、减压阀装置的构成及原理

3.1、减压阀的型号

　　珊溪电厂减压装置采用的是ZJY46H—25Q(Ⅳ)DN400型减压阀装置。其中：ZJ—公司专用代号；Y—减压阀；4—法兰连结；6—组合式；H—阀座材料为不锈钢；25—公称压力(MPa)；Q—球墨铸铁；Ⅳ—双反馈、可反冲排污、内锁定保护型。

3.2、减压阀的结构

　　减压阀的结构如图1所示。该装置为ZJY46H-250Q(Ⅳ)双反馈减压阀，主要由主阀、主用反馈系统和备用反馈系统组成。两个反馈系统呈并联式组合。在减压阀的正常工况下，两套反馈系统可互为切换，互为备用。而备用的反馈系统，可进行拆卸检修。两套反馈系统功能均一样，无主次之分。在工作状态中的反馈系统如发生堵塞，(出口压力下降)可在减压阀的工作状态中进行反馈系统的反向冲洗排污，将污垢排出系统外，使减压阀恢复正常工况。

图1 减压阀结构

3.3、减压阀的工作原理及主要辅助功能介绍

3.3.1、减压阀的工作原理

　　如图2所示，P1为减压阀的进口压力;P2为减压阀的出口压力;Pt为减压阀主阀的弹簧压力;Pk为减压阀主阀的压力调节腔压力;P't为反馈系统控制阀弹簧压力;Pk'为反馈系统控制阀压力调节腔压力;H为减压阀阀座和节流锥的开启高度(相当于主阀的过流面积)。减压阀正常工况时，Pt=Pk，控制阀Pt'=Pk'，此时主阀和控制阀的阀座与节流锥开启高度H和L都是一个定值(即：过流面积一定、过流量一定)。因此，减压阀出口压力相对是一个低压值P2。

图2 减压阀工作原理

　　在进口压力P1变化时，出口压力P2是不变的，工作原理如下：

　　当P1上升时，减压阀的P2+ΔP2首先表现为上升，其值通过反馈系统出口管传到控制阀，使Pt'+ΔPt'，ΔPt'与Pk'的力达到新的平衡，控制阀L减小;相应ΔPk'压力增大，经压力导管，使主阀的Pk+ΔPk，Pt=Pk+ΔPk压力达到新的平衡，主阀H减小、ΔP2值恢复为原P2值。当进口压力P1下降时，主阀与控制阀的工况则与上述的工况相反。

　　当出口流量Q增大时，减压阀的工况相当于P1下降时的工况。当出口流量Q减小时，减压阀的工况相当于P1上升时的工况。

3.3.2、ZJY46H型减压阀的主要辅助功能介绍

　　ZJY46H型减压阀不同于原减压阀之处在于：反馈系统的抗泥沙、反冲排污、反馈系统的切换及出口压力安全锁定功能。

3.3.2.1、反馈系统的反冲排污工作原理

　　当控制阀的滤网堵塞超过一定程度时，控制阀进口的压力L升高，导致主阀的PK值升高，导致主阀过流面减小，出口压力P2值减小。此时只要进行反冲排污操作，系统就可恢复正常。如图3所示：首先关闭Fa(由于主活塞下方压力腔被封闭和水的不可压缩性，主阀的过流面积不变，减压阀的P2值仍是一个低压);其次将控制阀下的三通阀旋转90°，将反馈系统的顺向水流关闭，同时排污口打开;在减压阀出口压力的作用下，水流反向，控制阀出口变成进口，水流从滤网内向外，经三通阀排出系统外，同时带走附着在滤网外的杂质;最后按关闭三通阀、打开Fa的顺序操作，反馈系统恢复正常。

图3 反馈系统的反冲排污工作原理

3.3.2.2、减压阀的双控制反馈系统

　　为保证减压阀的安全可靠性，ZJY46H型减压阀采用双反馈控制系统(如图3所示)。在减压阀工作时互为备用;在工作系统发生故障时，通过切换就可投入备用系统;故障系统可在减压阀的工况下维修，维修完毕，又可作为备用。从而最大限度地保证了减压阀运行的不间断性。工作原理如图3所示：系统A处于工作状态;系统B处于备用状态。系统B的压力导管控制阀处于关闭工况;三通切换阀Fc1、Fc2的通道连通A系统。使A系统关闭、B系统工作的切换时顺序为：关闭Fa，同时旋转Fc1和Fc2至90°;打开Fb。至此，切换完成。

3.3.2.3、减压阀的安全锁定

　　如图4所示：减压阀的安全锁定装置是由安全拉杆、双锁定螺母、调节螺杆和活塞组成。在正常工况下，经调整双锁定螺母，使其下面与调节螺杆的上面留有一个合适的间隙h。减压阀正常工作时，安全拉杆为空载，不影响正常工况。当意外Pk的失压，在主弹簧的大刚度压力下节流锥和阀座的开度为最大值时P1、P2压力相等，高压水会破坏用水设备。由于本减压阀装有安全锁定装置，故在出现上述工况时，h自动消失，节流锥和阀座的开度被锁定在一定位置，P2压力不会与P1等压，保护了用水设备的安全。

图4 减压阀安全锁定装置

4、减压阀的调试

　　a、打开减压阀后出口阀门1/3左右的开度。b、逐渐打开减压阀前进口阀门，同时注意进、出口压力表的变化。c、适当调节主阀调节杆的位置。d、打开排气螺栓，排出空气，再拧紧排气螺栓。e、调节控制阀调节帽，顺时针压力上升逆时针压力下降，调到所需压力，再拧紧调节帽上的锁定螺钉。f、调整主阀锁定杆上的锁定螺母，留一定间隙后紧锁定螺母。g、逐渐全开出口阀门，同时留意出口压力表的变化，其压力值基本不变。

5、结语

　　新减压装置的设计原理、结构、设备选型、加工工艺等各方面均比原减压装置有了很大的提高。经过现场调试，改造后的减压装置更为安全、可靠。易于操作、故障率低、维护量小，为珊溪电厂和电网的安全稳定运行奠定了坚实的基础。