摘要：随着我国水力发电技术的不断革新，新型辅助水电站发电设备已经得到了全面的普及，油压装置中油泵压力罐的容量选择成为水电站发电过程中需要重点考虑的问题。本文针对现阶段国内外水电站油压装置发展现状进行分析，综合考虑调速器油泵的具体应用手段，分析压力罐容量选择的依据，并分析选择压力罐的具体配置情况，结合目前水电站发展现状提出解决措施，旨在为水电站油压装置进一步优化，为油泵容量提供多样化的选择空间。
关键词：水电站；油泵；压力罐；设计
前言：电力系统作为现阶段人类社会能源供给的重要组成部分。我国地大物博、水域辽阔，水力发电由于其绿色环保性在我国得到了全面的普及，三峡大坝作为国家最大的水利工程之一， 帮助我国缓解了较大的电力供应压力。水电站在运行过程中，其辅助设备的选择直接影响着水力发电的实际效率。包括操作器、调速器、油压装置等，大部分都成为水力发电的重要措施。为了充分满足目前水电站在油压装置计算以及选型的实际要求，不够明确的计算方法以及标准严重限制了制造厂以及发电站的发展水平。
一、国内外发展情况分析
（一）国内情况
现阶段我国大部分投入运营的水电站中，油压装置中的油泵大部分没有形成统一的建设标准，存在严重的油泵过大而压力罐过小的情况，如果油压装置中的油泵过大，那么最终必然导致在发电过程中油压装置启动时间过短，一般而言，油泵在发电过程中工作时间不会超过40s，但是如果压力罐过小，在调节阶段会存在时间上的波动。当两台油罐同时启动，必然导致油泵的油压出现严重的下降情况，甚至导致油压装置停止工作，导致电厂需要对压力罐间的更换或者改造，严重影响了电厂的发电效率。
（1）XT型小型调速器
XT型小型调速器在我国水电厂中的应用时间最长，并且也是最初设计的产品之一，在应用过程中能够有效改善自动运行过程中的控制效率，在长期运营过程中具备较高的工作效率，并且性能方面也得到了水电厂的认可。但是这类调速器在实际使用的过程中，存在油泵容量过高的情况，虽然后续的生产实践中提升了压力罐的容量，但是油泵并没有出现显著改变。
（2）中型调速器
中型调速器最为常见的就是YDT-3000，在设计过程中起螺杆泵容量控制在1.4L/s，压力罐的容量保持在600L。在气压标准为2.5MPa的情况下，如果△P=0.2MPa，最终应用过程中泵油时间保持在15s~19s，因此，其油泵容量依然过高。
（3）大型油压装置
最为典型的大型油压装置为HYZ-4.0，泵的实际容积控制在6.3L/s，压力罐的容积保持在4000L，在2.5MPa的等级下，如果△P=0.2MPa，最终应用过程中泵油时间保持在25s~28s，因此，其油泵容量依然过高。
（二）国外情况
在油压装置应用方面，日本、美国、瑞士这三个国家发展经验充分，本文在研究过程中将上述三国的油压装置采用的选择计算法作为研究对象，其具体情况如表1所示。
表1 美国、日本、瑞士国家的油压装置选择计算结果分析
二、油泵容量的确定原则
（一）单台油泵容量确定原则
在电厂运行的过程中，将油泵的起动到停止过程作为一个完整的周期，那么实际情况的不同，导致周期的长短也不尽相同。如果电力系统运行保持稳定的过程中，接力器没有发生摆动，则实际启动时间较短，最终确定油泵的容量较大，而如果存在启动时间较长，那么油泵的容量就更小。
一般而言， 在我现阶段低油压装置具体分为三个不同的压力等级标准，分别是2.5MPa、4.0MPa以及6.3MPa，而在实际运转的过程中，需要通过△P的数值进行分析，确定油压装置的具体选择计算标准。下面介绍不同压力等级标准环境下△P的计算过程：
（1）当压力等级P1=2.5MPa的情况下，△P=（8%~15%）P1=0.2MPa~0.4MPa；
（2）当压力等级P1=4.0MPa的情况下，△P=（8%~15%）P1=0.4MPa~0.6MPa；（3）当压力等级P1=6.3MPa的情况下，△P=（8%~15%）P1=0.6MPa~0.9MPa；
对于水电辅助设备制造的过程中，一般而言会选择上述数值作为标准进行计算，并根据计算结果进行分析与处理。如果电站在运行过程中期调速功相对而言较小，最终计算得到的△P较大，那么在实际发电运转的过程中可以最大化降低油泵的起动次数。此外，在机组测试保持相同的情况下，如果电力系统运转过程中频率波动保持较高的水平，在系统耗油量调节过程中，其起动时间较长，而压力数值从P1出现下降的情况下， 那么终止的时间更短。大、中、小型油泵起动时间T1的推荐数值具体情况如下表2所示。
表2 大、中、小型油泵起动时间T1的推荐数值
结合波尔定律的计算结果，确定不同的油压装置最终确定其选用的电机油泵装置。
（1）YT-1000型调速器：选择3GR20×4螺旋泵，Q=0.22L/s；
（2）YT-3000型调速器：选择3GR25×4螺旋泵，Q=0.44L/s；
（3）HYZ-4.0油压装置：选择3GR36×4螺旋泵，Q=1.6L/s。
三、压力罐容量的确认原则
与油泵容量确认方式相同，压力罐容量的确认方式还没有相应的选择标准，需要结合电厂生产实践过程中的经验进行判断。
（一）压力罐容量确定时除容积意外的影响因素
（1）水轮发电机组
①混流式水轮机
为了提升系统的稳定性，更加倾向于选择的混流式水轮机，并且其对于压力罐容量的要求不高，与此同时，其缺陷也较为明显，如果存在长引水压力的情况下，那么加装空放阀的机型相对而言会存在摆动工况的情况，一般会选择更大容量的压力罐。
②轴流定桨与转桨式水轮机
轴流定桨以及转桨式水轮机相比之下其水轮发电机组的水头更低，并且水流的实际加速度相比之下更高，接力器的摆动时间持续较长，但是整体维持在小幅度的摆动，导致实际应用过程中耗油量较高，一般推荐选择使用容积较大的压力罐。
③贯流式水轮机
一般而言，在实际发电的过程中，受到机组本身产生的水头相比轴流式机组而言更低，并且在水流加速度得到全面能提升，在系统稳定性方面存在缺陷，并且容易出现导叶接力器长时间处于摆动过程中，实际耗油量有所提升。在传统的选择方式中，一般会选取压力罐容量较小的规格。
④冲击式水轮机
冲击式水轮机的优点显著，其流量不高，水头较高，并且设置的压力钢管较长，可以使用折向器以及喷针进行联合调解。由于喷针自身的动作较为缓慢，调频效果明显，而折向器的动作速度较快，调解效果更佳优异，相比之下稳定性更高，因此，一般会选择压力罐容量较小的规格。
（二）调速器内部结构元件与配置
如果在低油压系统中运行，调速器本身具有显著差异，大体上调速器的内部结构元件主要包括引导阀、主配压阀以及电液转换器等装置，不同的装置实际耗油量不尽相同，因此，在压力罐选择的过程中应该充分进行分析。一般液压元件在高油压系统中运行具体分为两种不同的类别：首先是伺服喷嘴挡板式，其相比之下耗油量较高，其次为电磁阀的开关断续工作元件，相比之下耗油量更少。
结语：在目前的水电厂发电过程中，低油压装置设备中，一般设计方式均采用一个压力罐两个油压泵的设计方式进行制造，但是考虑到实际应用过程中外界不可控因素的影响，高油压装置一般选择并联组合的方式进行制造，相比之下其运行标准化水平更高，并且在需求改变的情况下，可以进行高粗比例的更改实现罐体的制造。总而言之，为了提升发电的实际效率，提升油压装置中油泵与压力罐选择的高效性，应该充分结合实际情况，综合考虑确定最佳选择。
参考文献：
[1]郭中,刘立梅,栗新艳,祝玲玲. 水电站油压装置中油泵及压力罐的容量选择及配置[J]. 大电机技术,2005(02):52-55+59.
[2]赵海峰. 水电站油压装置控制逻辑改进思路[J]. 电工技术,2017(10):16-17.
[3]钟世菊. 五一桥水电站油压装置油泵启动失败原因分析[J]. 科技创新与应用,2015(10):96.
[4]曾毕鹏,陈启明,王华军,丁伟. 老挝南欧江六级水电站油压装置的选型设计[J]. 水电与新能源,2015(05):23-27.
论文作者:谢飞
论文发表刊物:《电力设备》2019年第5期
论文发表时间:2019/7/8
标签：油压论文; 油泵论文; 调速器论文; 压力论文; 装置论文; 过程中论文; 容量论文; 《电力设备》2019年第5期论文;