白山抽水蓄能电站机组蝴蝶阀动水关闭试验分析

                              白山抽水蓄能电站安装2台可逆机组,单机容量150MW,根据电站运行水头,选择进水阀式为蝶阀。分别对2台机蝶阀进行试验研究是为了检验2台机蝶阀在动水状态下关闭的可靠性,获得蝶阀关闭规律(包括蝶阀操作力矩、蝶阀水力特性、蝶阀关闭时间等)和蝶阀本体在关闭过程中的稳定性参数,确定蝶阀关闭的安全系数,

                                  1 蝴蝶阀结构

                              白山抽水蓄能电站Ø4200mm蝶阀为卧通流式、、偏心结构,主密封采用整圈的实心硬耐油橡胶密封,密封紧量可根据需要进行调整。蝶阀的开启关闭由直缸摇摆接力器操作,接力器活塞环采用德国复合密封。上游侧设伸缩节与压力钢管焊接连接,伸缩节可移动兰与阀体上游法兰用螺栓联接。此阀还设有旁通管路与空气阀等。

                                  2 试验目的

                                 

                              试验目的是检验蝶阀动水关闭的可靠性测试蝶阀接力器开启过程中两腔操作油压的变化,计算蝶阀的操作力矩,判断动水关阀操作的正确性;测试蝶阀在动水关闭时的水力特性;测量蝶阀动水关闭过程中产生的最大噪声;测试蝶阀动水关闭过程中阀体前后水压(蜗壳压力和钢管压力)变化;分析阀体基础、接力器基础阀体本身的振动变化趋势,以判断蝶阀动水关闭的安全程度。

                                  3 主要测试参数

                                 

                              主要测试参数包括蝶阀接力器上下腔油压;蝶阀前后压力钢管内水压力;蝶阀接力器位移(可换算活门角);机组功率;水头(上下游水位);机组转速;阀体轴向位移;阀体轴向、径向振动;阀体基础、接力器基础的垂直、水平振动;机组轴系振动摆度。

                                  4 试验工况

                                 

                              试验工况定为:空载、50%额定功率、100%额定功率3个工况,试验顺序由小到大进行。每个工况机组保持稳定运行5~10min,并记录蝶阀关闭前的各稳定测试参数,随后记录蝶阀关闭过程中上述各参数的变化。

                                  5 力矩计算

                                 

                              蝶阀动水关闭力矩包括主动力矩(Mgz)和阻力矩(Mgr)。主动力矩是动水力矩(Mds)和重锤力矩(Mzc)(含偏心力矩)之和;阻力矩为摩擦力矩(Mc)、油缸力矩(Myg)、填料摩擦力矩(Mt)、密封面摩擦力矩(Mm)之和。用公式表示为

                                  Mgz=Mds+Mzd(1)

                                  Mgr=Mc+Myg+Mt+Mm(2)

                                 

                              蝶阀动水关闭时的安全系数定义:安全系数=(动水力矩+重锤力矩)/(轴承摩擦力矩+填料摩擦力矩+密封面摩擦力矩),用公式表示为

                                  Sn=(Mds+Mzc)/(Mc+Mt+Mm)(3)

                                  在蝶阀试验数据中,蝶阀开度均遵循以下定义:0°全关,90°全开。

                                 

                              油缸阻矩在计算关闭安全系数时不考虑,因为它随接力器下腔排油会降低的,在关闭过程中使蝶阀近似保持匀速运动

                                 

                              以上安全系数仅考虑在动水力矩与重锤力矩动水关闭,实际操作时接力器也要参与关闭,所以实际的安全系数要远远大于理论计算的安全系数。

                                  6 蝴蝶阀动水关闭时各测趋势分析

                                 

                              蝶阀关闭过程中的主要参数变化趋势包括各工况下蝶阀接力器行程(转角)、蝶阀前后水压、蝶阀接力器上下腔油压随蝶阀关闭的变化,此外还包括蝶阀轴向位移、蝶阀体的振动(垂直、水平)、蝶阀基础振动(垂直、水平)、蝶阀接力器基础振动(垂直、水平)以及机组三导(上导、下导、水导)摆度。下面给出了2号机100%额定负荷时蝶阀关闭<

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