在水電廠運(yùn)轉(zhuǎn)中，當(dāng)水輪發(fā)電機(jī)組忽然甩負(fù)載時(shí)，調(diào)速電機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)水輪發(fā)電機(jī)組迅速關(guān)掉擴(kuò)壓器，二類(lèi)壓力容器內(nèi)造成壓力和發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速比升高。針對(duì)工作壓力引水渠管路較長(zhǎng)的發(fā)電廠，更改擴(kuò)壓器關(guān)掉時(shí)長(zhǎng)，有時(shí)候不可以與此同時(shí)使工作壓力和轉(zhuǎn)速比升高都把控在容許的范圍內(nèi)。為時(shí)，通常選用設(shè)定調(diào)壓井或減壓閥等方式 來(lái)處理工作壓力和轉(zhuǎn)速比升高的分歧，確保發(fā)電廠安全性運(yùn)作。但設(shè)定調(diào)壓井必須很大的投入和較長(zhǎng)的施工期，而有一些發(fā)電廠僅限于地貌、地質(zhì)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，還難以修建調(diào)壓井，因而針對(duì)這一類(lèi)大中小型發(fā)電廠選用減壓閥計(jì)劃方案具備較突出的優(yōu)點(diǎn)。
現(xiàn)階段制造的全汽壓操縱TFW型減壓閥具備和擴(kuò)壓器液壓機(jī)連動(dòng)的特性，可以信賴(lài)、項(xiàng)目投資少、工期較短等優(yōu)點(diǎn)。從20世紀(jì)80時(shí)代至今中國(guó)已有近千座水電站設(shè)計(jì)中取消了調(diào)壓井，選用TFW型全汽壓操縱減壓閥，都還沒(méi)產(chǎn)生一起安全生產(chǎn)事故。浙江省的金坑、宣平溪等水電廠已經(jīng)安全性運(yùn)轉(zhuǎn)了很多年，即使是資本主義國(guó)家，如丹麥在水電廠中也大量的應(yīng)用減壓閥來(lái)替代調(diào)壓井(額定值水口為158m、單機(jī)版容積60MW的TJΦRHM水電廠便是一個(gè)事例)。 現(xiàn)就減壓閥的液壓原理、特性、銜接全過(guò)程等作如下所示論述。
 1、全汽壓操縱減壓閥液壓原理
全汽壓操縱TFW型減壓閥基本上姿勢(shì)是：迅速打開(kāi)，遲緩關(guān)掉；小負(fù)載轉(zhuǎn)變時(shí)，減壓閥不姿勢(shì)；甩比較大負(fù)載時(shí)，減壓閥打開(kāi)，并具備擴(kuò)壓器2段關(guān)掉的特性；增負(fù)載時(shí)，減壓閥失靈。 通過(guò)改造的調(diào)速電機(jī)獨(dú)特主配壓力閥和減壓閥的液壓控制系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)是所有選用工作壓力油立即開(kāi)展操縱和實(shí)際操作，其液壓原理如下所示：
(1)發(fā)電機(jī)組負(fù)載不會(huì)改變時(shí)。主配壓力閥活塞桿在“平衡位置”，工作壓力油根據(jù)P1腔通過(guò)單向節(jié)流閥A后進(jìn)到減壓閥結(jié)力器關(guān)掉腔TG，減壓閥打開(kāi)腔TK通排油腔O2。因?yàn)闇p壓閥關(guān)掉腔的工作壓力超過(guò)閥盤(pán)上的水推動(dòng)力，故減壓閥處在關(guān)掉部位。假如減壓閥原本已經(jīng)開(kāi)啟，就向關(guān)掉側(cè)健身運(yùn)動(dòng)。
(2)發(fā)電機(jī)組降低量負(fù)載時(shí)(約發(fā)電機(jī)組額定值出力的15％之內(nèi))。因?yàn)橹髋鋲毫﹂y移位量較小，處在“減一部分負(fù)載”部位，僅有少許工作壓力油從P1腔經(jīng)單向節(jié)流閥A后進(jìn)到擴(kuò)壓器結(jié)力器關(guān)掉腔JG腔而遲緩關(guān)掉擴(kuò)壓器，減壓閥關(guān)掉腔工作壓力稍微降低，但仍超過(guò)閥盤(pán)上的水推動(dòng)力，減壓閥打開(kāi)腔TK通排油腔O2，故減壓閥維持關(guān)掉情況。
(3)當(dāng)發(fā)電機(jī)組瞬間甩比較大負(fù)載時(shí)(超過(guò)發(fā)電機(jī)組額定值出力的15％以上)。主配壓力閥活塞桿移位量比較大，處在“甩比較大負(fù)載”部位，很多工作壓力油立即通過(guò)TK腔進(jìn)到減壓閥結(jié)力器打開(kāi)腔，減壓閥迅速打開(kāi)，而減壓閥關(guān)掉腔TG與擴(kuò)壓器結(jié)力器關(guān)掉腔JG連通，擴(kuò)壓器結(jié)力器打開(kāi)腔JK通排油腔O2，擴(kuò)壓器迅速關(guān)掉。因此減壓閥迅速打開(kāi)，擴(kuò)壓器迅速關(guān)掉，二者是協(xié)聯(lián)同歩的，落后時(shí)長(zhǎng)為零。
(4)當(dāng)發(fā)電機(jī)組增負(fù)載時(shí)。主配壓力閥活塞桿下沉，處在“增負(fù)載”部位，工作壓力油P1直接進(jìn)入擴(kuò)壓器結(jié)力器打開(kāi)腔中，減壓閥關(guān)掉腔工作壓力稍微降低，但仍超過(guò)閥盤(pán)上的水推動(dòng)力，減壓閥打開(kāi)腔TK通排油腔O2，故減壓閥維持關(guān)掉情況。
(5)擴(kuò)壓器2段關(guān)掉設(shè)備。在減壓閥逐漸迅速打開(kāi)時(shí)，受單向節(jié)流閥C的限定，汽壓快速上升，汽壓止逆閥打開(kāi)，減壓閥關(guān)掉腔TG的工作壓力油進(jìn)到擴(kuò)壓器結(jié)力器關(guān)掉腔JG，不必要的剩余油經(jīng)單向節(jié)流閥D回至調(diào)速電機(jī)回機(jī)油箱，故減壓閥打開(kāi)速率加速，提早開(kāi)到定位環(huán)所限定的部位，這時(shí)擴(kuò)壓器結(jié)力器未處在關(guān)完部位，只有根據(jù)少許來(lái)源于單向節(jié)流閥A的工作壓力油遲緩關(guān)掉，進(jìn)而具有擴(kuò)壓器分2段關(guān)掉的作用。
(6)假如減壓閥失效，發(fā)電機(jī)組只有根據(jù)單向節(jié)流閥A的少許工作壓力油慢速度關(guān)掉，以確保引水渠管路工作壓力升高不超過(guò)規(guī)定值。
(7)各單向節(jié)流閥的功效。①單向節(jié)流閥A：整定值減壓閥失效時(shí)導(dǎo)葉慢關(guān)時(shí)長(zhǎng)，也定了減壓閥的關(guān)掉時(shí)長(zhǎng)；②單向節(jié)流閥C：整定值汽壓止逆閥的打開(kāi)工作壓力，以確保止逆閥快速打開(kāi)；③單向節(jié)流閥D：整定值擴(kuò)壓器2段關(guān)掉的轉(zhuǎn)折點(diǎn)部位。
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2、減壓閥特點(diǎn)
中國(guó)目前全汽壓操縱減壓閥按孔徑和水口共有7個(gè)種類(lèi)，關(guān)鍵由四川夾江水利鑄造廠和重慶水輪機(jī)廠生產(chǎn)制造。
(1)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。TFW型減壓閥的本身帶擴(kuò)壓器消能和補(bǔ)氣血的閥殼、錐形或環(huán)形的閥盤(pán)、均衡腔、結(jié)力器、正確引導(dǎo)油腔、活塞行程限定環(huán)、進(jìn)排水管道和補(bǔ)閥門(mén)等構(gòu)成。結(jié)力器及正確引導(dǎo)油腔立即與閥殼連接成總體，體型小，構(gòu)造簡(jiǎn)易，布局緊密。
(2)總流量特點(diǎn)。依據(jù)減壓閥的閥塞種類(lèi)和Yx/Dx值查看企業(yè)總流量Q1x′見(jiàn)表2，從而獲得減壓閥的相對(duì)應(yīng)總流量Q＝，進(jìn)而可以制作出各種各樣減壓閥的開(kāi)啟度與總流量關(guān)聯(lián)曲線圖。
(3)實(shí)際操作特點(diǎn)。減壓閥最少實(shí)際操作汽壓的范疇一般在1.3～2.0MPa中間，并伴隨著減壓閥工作中水口的提升而提高，最大的使用工作壓力一般為2.5MPa。
(4)布局關(guān)鍵點(diǎn)。減壓閥的安排應(yīng)盡量不提升發(fā)電機(jī)組間隔和跨距，并與調(diào)速電機(jī)、水閥等融洽布局。針對(duì)立柱式發(fā)電機(jī)組，一般布局在渦殼進(jìn)口的前或渦殼進(jìn)口的段上，針對(duì)立式發(fā)電機(jī)組一般布局在水輪發(fā)電機(jī)組水閥后渦殼進(jìn)口的前的無(wú)縫鋼管上。減壓閥的泄流方法應(yīng)考慮到消能實(shí)際效果，雖然流水根據(jù)減壓閥后排除了大多數(shù)動(dòng)能，但仍應(yīng)考慮到剩下動(dòng)能的清除。
3、設(shè)定減壓閥發(fā)電廠的銜接全過(guò)程
假設(shè)水輪發(fā)電機(jī)組、減壓閥的用戶(hù)流量與時(shí)長(zhǎng)呈線性相關(guān)，并且相互之間配對(duì)非常好，因此全部引水渠系統(tǒng)軟件的數(shù)據(jù)流量也呈線性相關(guān)轉(zhuǎn)變。
3.1測(cè)算規(guī)范
（1）發(fā)電機(jī)組突甩負(fù)載后，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)渦殼較大工作壓力上升率按下列狀況考慮到：①額定值水口低于40m時(shí)，宜為70％～50％；②額定值水口在40～100m時(shí)，宜為50％～30％；③額定值水口超過(guò)100m時(shí)，宜低于30％。安置減壓閥后，有情況將工作壓力上升操縱在更小的變壓范疇內(nèi)，融合引水渠系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)方案和按段關(guān)掉設(shè)備的當(dāng)場(chǎng)調(diào)節(jié)，得到較好的關(guān)掉規(guī)律性。
（2）發(fā)電機(jī)組甩負(fù)載時(shí)轉(zhuǎn)速比上升率按下列狀況考慮到：①當(dāng)發(fā)電機(jī)組容積占供電系統(tǒng)總?cè)莘e的比例比較大，且肩負(fù)電臺(tái)廣播每日任務(wù)時(shí)，宜低于45％；②當(dāng)發(fā)電機(jī)組容積占供電系統(tǒng)總?cè)莘e的比例并不大或肩負(fù)基荷時(shí)，宜低于55％。 充分考慮當(dāng)前的容許轉(zhuǎn)速比上升有增強(qiáng)的發(fā)展趨勢(shì)，提議安置減壓閥后轉(zhuǎn)速比上升率在預(yù)估時(shí)可按50％操縱。
（3）發(fā)電機(jī)組猛增負(fù)載和甩一部分負(fù)載時(shí)，工作壓力降低應(yīng)確保在水利樞紐死水位時(shí)全部二類(lèi)壓力容器都是有2m以上的正壓力容量。
3.2自變量表明
除說(shuō)明的自變量以外，測(cè)算時(shí)仍需牽涉到的自變量如下所示： （1）Ts′：不考慮到工作壓力上升，操縱速度上升的情形下，發(fā)電機(jī)組全關(guān)掉時(shí)長(zhǎng)； （2）β：容許的轉(zhuǎn)速比上升率； （3）ζ：容許的的壓力上升率； （4）QTM：容許發(fā)電機(jī)組降低的總流量； （5）Yg：水輪發(fā)電機(jī)組滿(mǎn)載相對(duì)性開(kāi)啟度； （6）Yk：減壓閥全開(kāi)時(shí)水輪發(fā)電機(jī)組結(jié)力器相對(duì)性開(kāi)啟度。
3.3計(jì)算方式
(1)依據(jù)β求Ts′及減壓閥打開(kāi)時(shí)長(zhǎng)Txk。測(cè)算Ts′與不設(shè)減壓閥時(shí)的方式 一樣，可以依據(jù)《水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)》(水力發(fā)電機(jī)械設(shè)備)中的相關(guān)計(jì)算公式。從而獲得Txk＝(1－Yg)×Ts′。當(dāng)選用擴(kuò)壓器一段關(guān)掉規(guī)律性時(shí)，Txk＝Ts′。
(2)依據(jù)ζ求水輪發(fā)電機(jī)組慢關(guān)掉時(shí)長(zhǎng)Tsm。測(cè)算Ts′與不設(shè)減壓閥時(shí)的方式 一樣，可依據(jù)水擊相的特性，運(yùn)用阿列維公式計(jì)算反算獲得。
(3)電子計(jì)算機(jī)組容許的總流量降低QTM。按線性相關(guān)，減壓閥逐漸關(guān)掉前的時(shí)長(zhǎng)為T(mén)xk＋Tp，而發(fā)電機(jī)組總流量降低的速度規(guī)定值為(Txk＋Tp)／Tsm，因而，QTM＝(Txk＋Tp)／Tsm×QT。測(cè)算時(shí)，因?yàn)門(mén)p的可變性，選用QTM＝Txk／Tsm×QT簡(jiǎn)單化測(cè)算是可靠的。
(4)測(cè)算減壓閥的釋放總流量Qx及開(kāi)啟度Yx。水輪發(fā)電機(jī)組總流量的降低和減壓閥泄流的增多造成引水渠系統(tǒng)軟件的過(guò)總流量轉(zhuǎn)變，因而應(yīng)確保QTM≤QT－QX－Qg，從而獲得減壓閥的釋放總流量QTM。依據(jù)減壓閥的總流量特點(diǎn)測(cè)算獲得需要的開(kāi)啟度Yx，并挑選減壓閥型號(hào)規(guī)格及主要參數(shù)。
(5)檢算發(fā)電機(jī)組增負(fù)載引起的負(fù)擔(dān)降低。這時(shí)減壓閥不姿勢(shì)，測(cè)算時(shí)可按1臺(tái)發(fā)電機(jī)組從滿(mǎn)載開(kāi)啟度猛增到全負(fù)載的狀況，計(jì)算方式與不設(shè)減壓閥的情形一樣，可依據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)方案指南的計(jì)算公式壓力降，進(jìn)而判定有效的增負(fù)載開(kāi)機(jī)時(shí)間。
(6)檢算甩一部分負(fù)載時(shí)減壓閥仍全開(kāi)時(shí)導(dǎo)致的負(fù)擔(dān)降低。①測(cè)算減壓閥全開(kāi)時(shí)水輪發(fā)電機(jī)組結(jié)力器開(kāi)啟度：Yk＝(Tsm＋Txk－Ts)／Tsm；②依據(jù)發(fā)電機(jī)組結(jié)力器行程安排和導(dǎo)葉開(kāi)度關(guān)聯(lián)曲線圖查得導(dǎo)葉開(kāi)度τ０，隨后從轉(zhuǎn)軸綜合性特點(diǎn)曲線圖查得企業(yè)總流量Q１′，測(cè)算水輪發(fā)電機(jī)組總流量QT＝Q１′×D12×H(1／2)；③依據(jù)減壓閥限定開(kāi)啟度測(cè)算減壓閥開(kāi)全總流量：QＸ＝；④假如QＸ＞QT，則在開(kāi)始段發(fā)生工作壓力降低：測(cè)算引水渠系統(tǒng)軟件均值流動(dòng)速度Ｖ、測(cè)算流動(dòng)速度轉(zhuǎn)變?chǔ)＝(QＸ－QT)×V／QT、測(cè)算擴(kuò)壓器結(jié)力器從Yk開(kāi)啟度逐漸關(guān)掉的時(shí)長(zhǎng)Tk＝Y(jié)k×Ts′、測(cè)算管路特點(diǎn)指數(shù)ρ＝a×ΔV／(2×g×H)、σ＝L×ΔV／(g×H×Tk)，依據(jù)ρτ０分辨較大水擊發(fā)生的零線火線測(cè)算工作壓力降低。
(7)依據(jù)工作壓力降低測(cè)算成效明確是不是必須提升二類(lèi)壓力容器的布局。
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4、減壓閥的整定值
減壓閥主要參數(shù)整定值前，發(fā)電機(jī)組、調(diào)速電機(jī)、汽壓設(shè)備及減壓閥機(jī)器設(shè)備應(yīng)所有組裝達(dá)標(biāo)，并做到運(yùn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)的標(biāo)準(zhǔn)后，依據(jù)調(diào)整確保測(cè)算成效開(kāi)展相關(guān)主要參數(shù)的整定值。
(1)初調(diào)各單向節(jié)流閥至一定部位，仿真模擬姿勢(shì)多次，清除管道中的氣體。
(2)摘除減壓閥，調(diào)節(jié)單向節(jié)流閥A，整定值擴(kuò)壓器的慢關(guān)掉時(shí)長(zhǎng)。
(3)資金投入減壓閥，調(diào)節(jié)單向節(jié)流閥D，整定值2段關(guān)掉的轉(zhuǎn)折點(diǎn)部位。
(4)調(diào)節(jié)單向節(jié)流閥C，整定值汽壓止逆閥的運(yùn)行汽壓。
(5)擴(kuò)壓器快關(guān)掉時(shí)長(zhǎng)和增負(fù)載開(kāi)機(jī)時(shí)間仍由獨(dú)特主配壓力閥張口尺寸來(lái)整定值。
5、結(jié)束語(yǔ)
(1)因?yàn)槿麎翰倏vTFW型減壓閥具備姿勢(shì)靈巧、可以信賴(lài)、構(gòu)造簡(jiǎn)易、調(diào)節(jié)維護(hù)保養(yǎng)便捷、并沒(méi)有落后時(shí)長(zhǎng)、項(xiàng)目投資少等優(yōu)勢(shì)，因而自20個(gè)世紀(jì)80時(shí)代至今，中國(guó)已有近千座水電廠在制定中取消了調(diào)壓井而選用TFW型含油量壓操縱減壓閥；即使資本主義國(guó)家的水電廠中也很多選用減壓閥取代調(diào)壓井(丹麥TJΦRHM水電廠便是當(dāng)中之一，該發(fā)電廠額定值水口為158m，單機(jī)版容積為60MW)。
(2)因?yàn)楸究刂萍夹g(shù)的減壓閥在負(fù)載小振蕩標(biāo)準(zhǔn)下不姿勢(shì)，而該類(lèi)發(fā)電廠的流水慣性力穩(wěn)態(tài)值TW均比較大，因而針對(duì)安置減壓閥的發(fā)電廠，在挑選調(diào)速電機(jī)時(shí)，其暫態(tài)過(guò)程意見(jiàn)反饋抗壓強(qiáng)度bt和緩存穩(wěn)態(tài)值Td及相關(guān)性能參數(shù)，要有盡量大的可調(diào)節(jié)范疇。
(3)因?yàn)榘l(fā)電機(jī)組總流量特點(diǎn)和減壓閥總流量特點(diǎn)不一樣，無(wú)法徹底配對(duì)一致，通常在擴(kuò)壓器關(guān)掉開(kāi)始時(shí)間段和關(guān)掉完畢時(shí)間段產(chǎn)生工作壓力降低，因而有效挑選減壓閥和水輪發(fā)電機(jī)組擴(kuò)壓器的開(kāi)閉規(guī)律性，使全部引水渠系統(tǒng)軟件總流量勻稱(chēng)轉(zhuǎn)變，可以降低或防止工作壓力降低。
(4)針對(duì)高水頭發(fā)電廠的減壓閥可選用不銹鋼板密封圈，以提升防水實(shí)際效果和增加密封性使用壽命，進(jìn)而降低電力能源消耗。
(5)現(xiàn)階段大部分大中小型調(diào)速電機(jī)的實(shí)際操作汽壓已經(jīng)增強(qiáng)到4～16MPa，電子計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)也在大部分的水電廠交付使用。為融入這個(gè)轉(zhuǎn)變，減壓閥也需要做相對(duì)應(yīng)的改善(如加設(shè)減壓閥行程安排數(shù)據(jù)信號(hào)設(shè)備，參加到發(fā)電機(jī)組的運(yùn)轉(zhuǎn)操縱中，避免減壓閥仍處在打開(kāi)情況時(shí)發(fā)電機(jī)組增負(fù)載)。