学文网【摘要】 水电站的辅助装置很多，主要有补气装置，紧急真空破坏阀。当机组甩负荷或事故紧急关闭导水机构时，由于水流的惯性作用，在转轮室内，可能突然产生很大的真空。主要研究真空破坏阀的处理措施有效的防止机组抬机的发生等情况。
【关键词】 真空；破坏；阀处理
水电站的辅助有补气装置，紧急真空破坏阀。当机组甩负荷或事故紧急关闭导水机构时，由于水流的惯性作用，在转轮室内，可能突然产生很大的真空。由于真空的存在，下游水位又以一定的速度返回真空区，产生很大的冲击力，以致把转轮和发电机转子顶起，形成抬机现象，有可能使顶盖损害。水轮机支持盖上一般装置有一自动式紧急真空破坏阀孔口直径15mm，阀直径30mm，为使补气均匀，常沿圆周均布2至4个。装设位置尽可能靠近机组中心，以提高空气补入速度（对于中小型机组，有时因顶盖内位置狭窄，布置不方便，也可以将阀布置在机坑内并用管路引到转轮室）。其作用是：当机组紧急停机、转轮室产生真空时，自动补入空气，破坏转轮室真空，为防止由于真空产生的水击对机组造成危害。阀盘在转轮室真空达到 0.0lMPa时自动开启，小于0.01MPa时则自动关闭。
一、水轮机紧急真空破坏阀的现实中存在的问题
1．改造后带来的新问题。在改造后的运行过程中，虽然效果一直较好，但当电站输电线路故障，电网解列时，其不足之处就显现而出。机组甩负荷时，水轮机组导水机构紧急关闭，电站4台机组都发生不同程度的抬机现象，尤其是3#机组的抬机现象最为严重，机组抬机时发出巨大的撞击声。停机检查时发现3#机的发电机转子与发电机上机架发生垂直撞击，发电机转子的风扇严重变形，风扇叶片向下弯曲，反插转子线圈，***圈中留下明显的痕迹，给机组带来很大的安全隐患。
2．原因分析。紧急真空破坏阀，作用是甩负荷时减小下游尾水返冲力和抬机高度，有强迫式与自吸式两种。强迫式真空破坏阀由调速环下斜块速压而动作，阀之出气位置处顶盖下转轮室四周压力较高区，不易向转轮室内进气；自吸式真空破坏阀动作时已形成大真空度，加之水击波在t＝（2×25～2×50）/1000＝0.05～0.1秒后返回，入气位置虽佳仍进气极少，两段关闭导水叶法只能减轻不能消除转轮室――尾水管段水击，对解决大Kz值的机组抬机几乎无效。故应采用自动阀门控制压缩空气在甩负荷时不延时立即补入，使补气量约等于由于导水叶关闭造成的水流量减少值。
这次发生的严重抬机现象是在真空破坏阀改造之后，经分析，造成抬机可能有两种原因。一是机组甩负荷时，导叶紧急关闭，由于水流的惯性作用，会在转轮室中产生真空，同时水流在下游水压力作用下减速停止并反向运动，撞击转轮叶片，引起向上的水力冲击，即所谓的反水锤；二是水轮机进入水泵工况，产生了向上的轴向水推力。转轮凭借机组转动部分的惯性在水中仍然旋转，产生一个向上的轴向水推力，当水泵升力大于机组转动部分重量时，就会造成抬机。由于转轮室中产生真空后水流反向撞击而至。而原真空破坏阀又被拆除，不能及时补气，而引起严重的抬机事故。于是尝试采取强制补气和限制机组抬机高度两种方法来消除电站由于抬机给机组带来的危害。对水轮机转轮室补气通常做法是采用安装真空破坏阀和转轮室十字架向转轮室补足充足的空气以消除真空。在机组甩负荷导叶关闭时，向转轮室补充足够的空气，尾水回流时， 封闭于转轮室内空气受到压缩，形成缓冲段，避免水体在瞬时直接接触转轮，从而消除抬机。北屯水电站水轮机没有设转轮十字补气架，只配有真空破坏阀，而真空破坏阀也为避免水轮机顶盖进水烧轴瓦已拆除，参考许多电站在实际运行中虽然加装了真空破坏阀仍然还发生抬机。可能是真空破坏阀质量间题或是调整不准确，补气量不足，以至回流撞击转轮，从而形成反水锤。所以就不准备启用厂家原配有的真空破坏阀，而利用电站低压气系统在机组紧急制动时强行补气，以解决紧急制动时转轮室真空问题。
将原真空破坏阀的孔口现改为钢板法兰密封，在法兰上穿一根钢管，钢管穿过法兰与转轮室相通，钢管另一头向上连接发电机层的制动屏内的ZCL一1电磁阀，与电站的低压气系统相连。控制运行方式。当发生电网解列，机组飞逸时，中控室值班人员打开紧急停机转换开关，一方面接通调速器紧急停机电磁阀，使调速器紧急关闭导水叶；另一方面接通电磁空气阀DCF，电磁空气阀通电后开通，电站低压气系统通过ZCL一1电磁阀、钢管向水轮机转轮室强制补气。
二、注意事项
1．原电站气系统设计时，只考虑机组制动时的气量（低压气罐的容量为2m3），未考虑向转轮室补气的气量，在全厂四台机同时飞车补气时，在几分钟内气罐内的气可放完。所以实际操作时关闭导水叶后尽快切换转换开关KK，以关闭补气电磁阀。新建电站如果采用此补气方式，则应该考虑充足的用气量。
2．据了解，水电站一般从转轮室十字架补气比较多，而直接从水轮机顶盖补压力气的较少（对于尺寸较大的水轮机，采用十字架补气，则因横管较长，受力情况较差，容易备水冲走，可采用短管补气方式）。
参考文献
[1]季盛林．水轮机．河海大学．1985
[2]水轮发电机组运行技术．中国电力出版社，1995
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