浅析某水力发电厂电磁遥控阀应用

浅析某水力发电厂电磁遥控阀应用

吕豪

国网新源新安江水力发电厂 浙江杭州 311600

摘要：随着阀门技术的发展，各种性能优良的阀门在各个领域都有了重要的应用，并取得了很好的运行效果。某水力发电厂水导轴承使用的是水冷却润滑方式，通过电控阀来控制润滑水的投入与退出。机组开机时，开机令下达至LCU，电信号触发开启电磁阀，快速打开阀体，建立起水导水压，从而保证水导的安全运行。本文从伯尔梅特710型电磁遥控阀的基本结构原理、运行时的注意事项以及存在的问题等方面做了一个简要介绍和分析。

关键字：阀门 电磁阀 稳定运行

一、课题背景

某水力发电厂装有九台立式混流式水轮机，水轮机主要由转轮、主轴、蜗壳、座环、导水机构、导轴承、顶盖、底环、尾水管、主轴密封等部分组成。在水轮机内，因水力不平衡会产生径向离心力，因尾水管中的空腔气蚀会产生横向脉动力，因叶片开度不均及止漏环间隙不均会产生径向水推力。水轮机导轴承的主要作用是承受由轴传来的径向力和振摆力，以固定机组轴线位置，保证轴心稳定。导轴承是水轮机的重要组成部分，它的工作质量直接影响水轮机的运行。该电厂所有机组中的水导轴承均采用水冷却水润滑方式，因此保障冷却水能正常投退是确保机组安全运行的关键所在。本文主要对控制冷却水投退的电控阀进行使用情况探究，研究分析电控阀可能故障的各个原因，并提出改进意见。

二、电厂现状

水轮发电机组的水导轴承采用水冷却水润滑的方式运行。水导轴承由分半的轴承体和12块轴承组成，水导轴承轴瓦材料为金属弹性塑料瓦。水导轴承的主用水和备用水分别由主用水控制电磁阀21DDF和备用水控制电磁阀23DDF控制投退，通过LCU控制电磁阀的电信号，用于电磁阀的启闭以及调节水导水压和流量，阀位指示器通过压紧、放松行程开关来反映阀门实际状态。该厂九台机组的水导电磁阀均为伯尔梅特公司提供的710型电磁遥控阀。710型电磁遥控阀由于采用液压动力，无需大功率电机，可由定时器、延时器、液位和流量传感器等控制信号控制阀门启闭。此种阀门适用于低水头电厂和高水头电厂或要求阀门具备电动开关功能的场合。操作时与阀门的压差无关，双室的隔膜传动机构有足够的压差来取得最大的动力和快速的反应。但是在机组停机过程中曾多次出现“主用冷却水退出操作超时”报警信号，经处理判断可能的故障原因为阀体或主用水滤过器有堵塞现象，影响了机组正常的运行。因此本文对电磁遥控阀在该厂的使用情况做一个全面的分析并得出可能的原因。

三、工作原理

700/800系列控制阀门是一种液压动力、隔膜（或活塞）驱动的控制阀门，有Y型和角型两种阀体结构。阀门由两个部件组成：驱动装置与基本阀体。比较传统单腔式控制阀门，伯尔梅特700/800系列控制阀的驱动装置可作为一个整体卸下，大幅度地降低了维护工作量。700系列采用隔膜驱动，隔膜将驱动装置控制腔分为上下两个腔室，打开或塞住下控制腔与下游的联通孔，阀门就相应的实现双腔室控制阀功能。700/800型双腔室控制阀门采用双腔助力启闭控制回路，即便在低压力工况下，也有足够的压力全开/全闭阀门。采用双腔助力启闭控制回路时，下控制腔与大气连通，此时，双腔控制原理决定了阀门具有优良的快开缓闭性能。而具体到710型电磁遥控阀，在现阶段的运用中可以取代市政供水系统中的各种电控阀门。710型采用液压动力、隔膜驱动，能够根据电信号完全开启/关闭阀门^[1]。

实物说明以主用水控制电磁阀21DDF为例，如图1所示。该阀是通过位于主阀体外的导阀来控制主阀的开度调节压力的。进水侧和出水侧不同压力的水同时进入导阀，（导阀上有弹簧，可以设定出口压力）在导阀中进行平衡，经过平衡过的水，再进入主阀体的上腔，控制主阀的开度，来达到恒定出水口压力的功能。当电磁阀开侧线圈通电后，控制腔上腔的水排出，阀门开启并开始调节，压力调节导阀根据感应到阀后压力开启或关闭。这样，上腔就会产生不同的压力来控制主阀的开启和关闭，从而使阀后压力保持恒定。当电磁阀关侧线圈通电后，阀前压力加至上腔，上腔压力上升，主阀关闭。

图1：21DDF结构示意图

具体的控制原理如图2所示，此阀门由双线圈双稳态电磁阀控制。电磁阀连接在主阀控制腔与大气的通路上，通过中央控制室发出的短时脉冲电信号控制电磁阀的工作状态，使主阀控制腔排水或增压，从而控制主阀的开启或关闭。配有手动选择开关，现地操作优先于电控，可以手动控制阀门的开启与关闭。无论手动或电动控制，阀门均可在静压下操作，动作灵敏, 关闭平稳，不产生水锤现象且开关速度可调。通过设在主阀阀盖上的阀位指示器可清楚地看出阀门处于开启或是关闭的状态，同时行程开关可反馈阀门开启或关闭的信号给中央控制室，便于远距离监测阀门工作状态。

4. 结构分析与故障解决办法

从结构上分析，可以将电磁遥控阀的故障原因分为以下几个点：电磁阀故障、行程开关故障、滤过器堵塞。

经分析以后发现，各个故障原因可以展开排查，并提出相应的解决办法：

4.1电磁阀故障：

在应用电磁阀的过程中，电磁阀的故障将直接影响到切断阀或控制阀的动作，常见的故障为电磁阀发生拒动现象，遇到此类问题时，应从以下几方面展开排查。

1. 电磁阀接线头松动或线头脱落，电磁阀未上电，应紧固线头。

2. 电磁阀线圈烧坏，可拆下电磁阀的接线，用万用表测量，如果开路，则电磁阀烧坏；可能因线圈受潮引起绝缘不好而造成漏磁，导致线圈内电流过大而烧毁，因此要防止雨水进入电磁阀。此外，弹簧过硬、反作用力过大、线圈匝数太少、吸力不够也可使得线圈烧毁。

3. 电磁阀卡住。电磁阀的滑阀套与阀芯的配合间隙很小，一般都是单件装配，当有机械杂质代入或润滑油太少时，很容易卡住。可用钢丝或细长杆从头部小孔插入，使其弹回。根本的解决方式是将电磁阀拆下，取下阀芯及阀芯套进行清洗，使得阀芯在阀套内活动灵活。

此外，在选用电磁阀时还应考虑温度、压力、防爆区域划分等。

五、总结

本文对电磁控制阀的使用情况进行了探讨，分析了其工作原理与结构组成，根据其使用期间的缺陷问题及故障进行了分析。结果表明所有的缺陷都可能存在不一样的问题，不但是表面上呈现的简单问题，也可能是产品本身不适应该厂独特的先天环境。通过本文分析的情况，在日后的运行中加强关注，通过对电磁阀的定期检查、行程开关的改进，能有效减少维护保养的周期，对电厂的长期稳定运行提供保障。

参考文献:

[1] BERMAD 控制阀门产品说明书.北京捷福士电子技术有限公司.

[2] 王敏.电磁阀的原理及其在工程设计中的应用探讨.[M].电气传动自动化,2010,32(5):59-61.

[3] 张富正.行程开关中的结构应用[M ].中国新技术新产品,2012,(24):76-77