摘要：本课题结合桃林口水电站的实际情况和中小型水电站水力机械新技术的发展趋势，针对水力机械技术的应用现状，立足于研发创新。主要研究成果有：微机调速器、新型不等高桥式起重机、高压二级压力供气系统、水轮机流量监测装置，以及供排水系统、油系统新技术、新设备、新型自动化监测元件的应用研究等。专家鉴定认为，该项目研究成果总体水平为国际先进，其中在微机调速器、不等高桥式起重机、高压供气系统采用二级压力供气方式、大口径电磁阀新技术方面达到国际领先水平。通过新技术、新设备的应用，水电站安全运行的可靠度大幅度提高，经济运行得到较大改善，每年可多发电量达3%}5%，一期工程年增加经济效益达5694万元。另外，通过新技术、新设备的应用，降低设备、土建费用120万元。
关键词：中小型水电站；水力机械；新技术；新设备；应用研究
1工程概况
桃林口水库位于河北省秦皇岛市青龙县三道河村北的滦河支流青龙河上，是一座具有供水、灌溉、发电等综合效益的大型水利枢纽工程。桃林口水库工程分两期建设，一期工程坝顶高程146.5m，最大坝高74.5m，坝顶长500m，正常蓄水位143.4m，总库容8.95亿m。二期工程坝顶高程163.6m，最大坝高91.3m，坝顶长526.64m正常蓄水位158.8m，总库容17.8亿m3。桃林口水电站一期工程装机容量为2x1OMW，多年平均发电量6275万kW"h。二期工程水电站装机容量为3xlOMW，多年平均发电量9330万kW"h。水轮机型号为HLA208-L，}-180，设计水头45.0m设计流量25.62m'/s。发电机型号S}'10-20/3250额定电压6.3kV。桃林口水电站采用微机监控系统。
2.YDT-5000型电液调速器的应用
近年来，调速器的研究及生产制造取得了长足进展，许多制造厂家相继推出了YDT系列中型组合式集成电路电液调速器（调速功可达75000N.m，并在水电站得到广泛应用。YDT-50oo型调速器为电气、机械液压、油源三位一体的形式，控制柜、压力油罐、油泵及阀组均装设于回油箱上。与DT-lao型调速器相比，具有五大优点：C1）采用通用线性集成电路为主要元件，使整机稳定可靠，性能优良；C2）采用残压测频方式，频率信号取自主机母线电压互感器，而无需附加其它特殊装置；（3）节省投资，一台DT-100型调速器配套一台HYZ-1.0油压装置价格约23万多元，而一台YDT-5000调速器价格仅17万元；（4）YDT一5000调速器结构紧凑，节约了占地面积，便于布置；c5）YDT-500。调速器为组合式，省去了管路连接的麻烦，便于运行维护等。
YDT-5000型集成电路电液调速器在冒水洞电站成功应用，节约了投资，使厂房布置简化，设备运行维护方便。
2.1微机调速器
桃林口水电站微机调速器型号为SKYWT-7500AF/4.0，调速功为75000kN"m，油压装置额定油压4.OMPa。
SKYWT-7500AF/4.0型调速器是专门为满足桃林口水电站特殊需要而研制开发的新产品。其容量介于大型和中型调速器之间，其自动化程度和用于事故保护的装置与大型调速器相同，而结构布置与中型调速器相同。该调速器装设有事故配压阀，这是其他任何一种中型调速器所不具备的功能。
SKYWT-7500AF/4.0型调速器系采用高性能芯片作为主控制器，以电液压随动系统为执行机构的P工D型调速器。正常情况下，可对机组进行转速调整、负荷调整、负荷自动分配、频率的自动控制等，并可满足跟踪并网的要求。在非正常情况下，具有自动保护功能，如当电源或测频信号消失时，通过事故电磁阀动作保持原开度并发出信号。在事故情况下，紧急停机电磁阀动作，保证机组安全。
2.2新型不等高桥式起重机
长期以来，水电站起重设备一直选用传统的等高式起重机，近来出现了一种技术含量高、性能优良的不等高式起重机，更适合于机组的安装及检修。
桃林口水电站起重设备选择中，经技术经济比较，采用了这种新型不等高桥式起重机，它和传统的等高式起重机相比具有以下优势：（1）起升速度慢，主钩起升速度为0.7m/min，副钩起升速度为l.Om/min，更适宜水电站机组安装、检修要求。（2）大车和小车运行均采用硬齿面驱动装置，使大修由传统的3-4年延期到8一10年，可增加使用寿命，并减少检修费用。（3）大车和小车车轮组的装配，均采用机械膛孔工艺，且确保了大、小车四车轮水平着轨，并采用车轮箱450剖分法兰连接及小车轨道无接头技术，更换车轮极为方便。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因此，新型不等高起重机解决了传统起重机的“啃轨”及小车的“三角落地”问题，从而也消除了因车轮“啃轨”摩擦增加负荷而烧毁电机的事故隐患。
3.4.OMPa油压装置和6.OMPa高压供气系统
3.1高压供气系统设计模式及优点
高压供气系统的作用是向调速器油压装置充气或补气。《小型水力发电站设计规范》（GBJ71-84）第4.4.2条规定：“供油压装置压力油罐的高压空气压缩系统的压力，应为20-30kg/cm2"。目前小型水电站调速器油压装置额定油压一般为2.5MPa。因此，对于小型水电站高压供气系统，规范规定应为一级压力供气方式。
桃林口水电站如采用调速器与油压装置合为一体的布置方式，由于调速器体积较大，不仅给主厂房内机电设备布置带来困难，而且接力器布置于水轮机层的机墩内，加之采用油压操作，使控制系统变得复杂，将给今后的运行、检修增加困难。因此，高压供气系统采用二级压力供气方式。
在高压供气系统设计中，采用6.OMPa减压至4.OMPa的二级压力供气方式。油压装置的油压从2.5MPa提高到4.OMPa，从而使调速器体积减小，造价降低，并省掉了复杂的控制系统和附属设备（漏油箱），给主厂房布置带来方便，同时有效地减少了压缩空气中的水分，提高了供气质量。使配压阀和接力器的锈蚀减少，更有利于调速器的安全、可靠运行，同时也给今后的运行、检修带来了方便。
3.2空压机运行方式
长期以来，对于中小型水电站高压供气系统，一般均采用手动操作。为满足全厂微机监控的需要，并为水电站“无人值班（少人值守）”打下坚实的基础，空压机运行方式采用自动操作。油压装置压力油罐采用自动补气方式，由装于压力油罐上的液位信号器和自动补气装置来自动控制。该自动补气装置是一种新型自动化元件，它由两个二位二通电磁阀（一个常开、一个常闭），三个手动阀，一个单向阀及管路组成，本身带有空气过滤器，既可实现自动补气，又可实现手动补气，必要时还可将压力油罐中的多余气体排出。
4.供排水系统新技术、新设备
4.1大口径电磁阀
在水电站机组技术供水系统中，一般要求装设自动控制阀门，来实现机组运行自动化。多年来，一般采用DP型电磁配压阀和YY型液压操作阀系统。实际运用中，液压操作阀经常卡阻拒动，影响机组安全、可靠运行，加之阀门漏油，给电站运行检修带来不便。采用大口径电磁阀，较好地解决了上述问题。该阀是专为水电站机组冷却供水系统配套而设计的大口径电磁阀新产品，具有以下特点：①迷宫密封型式的不锈耐蚀钢阀塞结构，流量足、性能稳定、使用寿命长；②高性能的先导型式3次开阀结构，动作可靠、功率小、压力范围宽；③阀内控制系统有针型调节阀结构；可调节主阀的开闭动作时间；④阀内采用先进的自洁式过滤器结构，可清洁进入导阀内的控制介质，保证正常工作，并具有过滤器自身清洁的功能；⑤设置手动操纵机构；⑥阀体出口端侧面设有螺孔，可安装显示及控制元件；⑦考虑到该阀在较湿的环境下工作，采用了防潮型结构，密封性外罩，线圈环氧固封并采用了IS04400国际标准的密封型电源接插座。
4.2排水系统
原排水系统设计，将厂房渗漏排水系统和机组检修排水系统合为一个共用系统。机组检修排水由长柄阀控制，将水轮机流道内的积水先排入排水廊道；厂内渗漏排水亦排入该廊道。然后再由设于排水廊道的水泵将积水排入尾水渠。由此可见，该共用排水系统的致命缺点是，存在尾水通过长柄阀倒灌水淹厂房的隐患。这种水淹厂房的事故，在我国所有采用长柄阀排水的水电站中，几乎均发生过，有的还不止一次的发生，给水电站的运行带来极大的不便。另外，长柄阀由于经常不用，加之维修不善，形成用时很难打开的现象。同时，阀盖提起时，由于一些小石子或杂物停留在阀盖周围，当阀盖下落时，关闭不严，以致出现经常漏水的现象。这样就增加了渗漏排水泵的运行时间，造成电能的浪费。
4.3新型自动化监测元件
作为机组正常运行的振动测量装置，可替代运行人员的实时测量，实现自动监测。为运行人员及时诊断机组运行状况，提供详实数据，以保证机组安全运行。该装置以振动监测功能为主，但也兼有盘车和动平衡测量的辅助功能。盘车测量时，通过测量探头与轴之间的静态间隙，来代替盘车过程中的百分表测量，可减轻劳动强度，提高工作效率。动平衡测量时，通过测量机组变速过程及试加配重前、后的振动幅值，并且借助示波器观测振动信号，确定振动高点的位置（即不平衡方位）。
结论
长期以来，我国中小型水电站水力机械新技术、新设备的开发和应用较少，普遍存在着设备和自动化元件技术陈旧、老化以及可靠性差等问题，严重影响着水电站安全、可靠的运行。特别是随着“无人值班（少人值守）”水电站的建设，在中小型水电站中开发、应用新技术、新设备是一项具有现实意义的课题。
参考文献
[1]河北省水利水电勘测设计研究院.青龙河桃林口水库初步设计报告[R].1989，10.
[2]杨铁荣.用大口径电磁阀取代电磁液压阀的设计实践[J].河北水利水电技术，1995>1.
[3]杨铁荣.小型潜水泵在中小型水电站排水系统的应用[J].地方电力管理，1995>3.
论文作者:林松标
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第20期
论文发表时间:2017/12/29
标签：调速器论文; 水电站论文; 林口论文; 油压论文; 装置论文; 机组论文; 压力论文; 《建筑学研究前沿》2017年第20期论文;