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三菱FX2N可编程控制器在筒阀同步控制中的运用

[摘要]本文介绍三菱FX2N可编程控制器摘要了水轮机圆筒阀的发展历史及其在运用实践
中显现出的优点，分析了圆筒阀接力器运行过程中不同步的原因，介绍了采用可编程控制
器技术实现同步的原理及运用方法。

【translate】thisarticleintroducesthedevelopmenthistoryofturbinecylindervalveand
usingthepracticeshows,analyzestheadvantagesofcylindervalverelaytherunning
processnotsynchronousreasons,introducedthePLCtechnologyprincipleandachieving
synchronizationusingmethods.

关键字：筒阀、接力器的同步、比例阀、闭环反馈控制、电液随动

1.概述
电站作为西北电网及北线“西电东送”工程中的骨干电站。因此，其机组运行
有如下特点：
a）由于是电力系统的骨干电站，因此，要求机组能长期稳定运行。水轮机
的过渡部件应具有良好的抗磨蚀性能。
b）电站在系统中担任调峰、调频和事故备用。因此，机组每天均有启动、
停机工况，停机时间每天几小时到十几小时。所以，机组启动、停机频繁，要求
机组具有良好快捷的启动和停机性能。
c）水轮机运行水头高（192～220m），是目前世界上700MW级大型机组
中水头较高者之一。
d）由于输电距离长，输送容量大，初期运行网架薄弱，可靠性较低，要求
水轮机具有可靠的防飞逸能力。
当水轮发电机组因事故甩负荷时，如果调速系统同时发生某种故障，不能关
闭导水机构，机组将发生过速甚至达到飞逸转速，可能使机组转动部分产生不同
程度的损坏，甚至造成严重后果。为了防止机组损坏，在电站设计时需要设置防
飞逸措施，通常采用在进水口设置快速闸门或在引水管道上设置进水阀。但这些
措施设备庞大，造价昂贵，尤其对于大型水电机组更为困难。为此，必须寻求技
术上可靠，经济上节省的新方法。
自七十年代以来，在加拿大、法国等一些大型水轮机上开始出现一种新型进
水阀----筒型阀（或者叫圆筒阀、环形阀），简称筒阀，它装设在固定导叶与活
动导叶之间，全开时筒型阀体提升至顶盖与座环之间的腔内，不产生水头损失；
占地小，重量轻，运行灵活。

2.筒阀的结构与特点

筒阀具有一薄而短的筒体，在关闭位置可以截断导水机构和座环之间的水流
通道，在开启位置时，提升至座环和顶盖形成的空间内。筒阀手动和自动电液控
制系统引入机组的起动和停机程序中，在正常运行时，筒阀在导水机构关闭机组
停机后再关闭；在开启时，筒在导水机构打开前开启。
水电站采用筒型阀，对中高水头水电站单管单机的大容量机组，优越性
尤为突出。其主要表现为：
a）机组停机时，筒阀具有良好的密封性能，有效地减少了因导叶漏水引
起的能量损失和水轮机导水机构的气蚀磨损，这对于高水头或多泥沙河流电站或
担任调峰及事故备用的机组或电站尤为有利。
b）在水轮机运行时，筒阀完全离开了流道，底环上的筒阀密封装置以及
阀门底侧的几何形状设计成光滑的水力通道，可以避免引起水头损失或空蚀破
坏，水轮机效率不因安装筒阀而影响。
c）可以有效地保护导叶，延长机组大修周期和使用寿命，提高机组可用
率。在不装设筒型阀（仅装设快速闸门或球阀、蝶阀）的电站，停机时水轮机导
叶存在间隙空蚀和泥沙磨损，损坏的导叶及顶盖、底环检修困难，且工作量大，
检修期长，费用高。若装设筒型阀，停机时关闭筒型阀，可使漏水量几乎为零，
从而有效地保护导叶，避免间隙空蚀和泥沙磨损，延长大修周期，节省检修费用，
并可提高机组可用率而增加发电量。
d）具有防飞逸能力，提高了机组的事故保护能力。筒型阀具有动水关闭
速度快的特点，因而在事故飞逸情况下，可快速切断水流，保护机组。其操作比
快速闸门更加灵活、快速、方便、可靠，可以说，设置筒型阀的机组比常规机组
更为安全。因此，机组进水口可不再设置快速闸门，仅设有单机单用或多机公用
的检修闸门即可。
e）缩短机组启动准备时间和停机时间，运行操作更加灵活方便。机组启
动前，关闭筒型阀，因其漏水量很小，可使蜗壳充水及进水闸平压时间大大缩短，
从而缩短机组启动准备时间；停机时，当转速降至一定值时落下筒型阀，截断水
流，从而缩短停机时间，同时也可减少机组制动闸的磨损。
f）由于筒阀与进入水轮机的水流方向是轴对称的，故在关闭筒阀时对水
流干扰不强烈，相应传至水轮机固定件和转动件上的荷载变动辐度也较小。
g）筒型阀直接装设在水轮机活动导叶和固定导叶之间，结构紧凑，勿需专
门布置位置或辅助厂房。
h）安装方便。筒型阀与主机同时安装，