1、工程概況

　　南山水電站位于泰順縣羅陽(yáng)鎮境內的仙居溪支流南山溪上，電站距泰順縣城約12km.整個(gè)工程由水庫、發(fā)電引水隧洞、壓力明管、電站廠(chǎng)房等建筑物組成，設計水頭為177.58m，裝機容量為2×2500kW，水輪機型號為HLA542—WJ—80，發(fā)電機型號為SFW2500—6／1430，工程以發(fā)電為單一任務(wù)。

　　電站發(fā)電輸水隧洞沿南山溪大崗頭山脊布置，總長(cháng)約1.96km，壓力明管長(cháng)270m，由于受地形條件限制，設計中采用不設調壓室方案。

　　2、設置調壓閥的原因

　　由于南山電站工作水頭較高，在不設置調壓室的情況下，電站在運行中可能會(huì )遇到由于各種事故，引起機組突然與系統解列，發(fā)生甩負荷的情況。在甩負荷時(shí)，由于導葉迅速關(guān)閉，水輪機的流量急劇變化，水輪機壓力引水系統中會(huì )產(chǎn)生水擊，此時(shí)產(chǎn)生的最大水擊壓力上升對壓力引水系統的強度影響特別強烈，嚴重的會(huì )破壞引水系統，引發(fā)事故，因此必須選擇其他方式來(lái)限制水擊壓力升高。

　　通常限制水擊壓力升高的方法主要有設置調壓室、裝設調壓閥、改變導葉關(guān)閉規律（采用導葉二段關(guān)閉）等。導葉二段關(guān)閉法在低水頭電站應用較多。而對于高水頭電站，多采用設置調壓室來(lái)調節水擊壓力，但調壓室建造投資大、工期長(cháng)，特別容易受地質(zhì)、地形等條件限制，故對興建調壓室有困難的，且導葉關(guān)閉時(shí)間Tw≤12s的中小型電站可考慮以調壓閥代替調壓室。調壓閥的作用在于：在機組甩負荷導葉快速關(guān)閉的同時(shí)相應地打開(kāi)泄流，從而降低水錘壓力的上升，待導葉全關(guān)后，再緩慢關(guān)閉，使引水系統的流量緩慢變化，防止引水系統水壓升高及機組飛車(chē)。

　　3、調壓閥選擇及應用

　　3.1調壓閥的選擇

　　南山電站導葉關(guān)閉時(shí)間的設計值T為8s，符合上面提到導葉關(guān)閉時(shí)間Tw≤12s的要求，且無(wú)調壓室，經(jīng)多方計算和比較選擇確定，南山電站調壓設施采用調壓閥作為調壓方式，調壓閥選擇TFW250A／ZD型號。

　　3.2調壓閥在應用過(guò)程中的問(wèn)題及處理方法

　　TFW250A／ZD型調壓閥采用全油壓控制，原設計中有1個(gè)節流孔用于整定調壓閥的關(guān)閉時(shí)間。由于調壓閥是后來(lái)增加的項目，調速器廠(chǎng)家和調壓閥廠(chǎng)家未能及時(shí)溝通，造成節流孔實(shí)際并不存在，調壓閥關(guān)閉時(shí)間不能調整，且調壓閥全行程不能達到廠(chǎng)家65mm的要求，實(shí)際調壓閥的行程只有45mm.對于調速器和調壓閥的開(kāi)啟關(guān)閉時(shí)間，設計調保計算的要求為：無(wú)水狀態(tài)下調速器快關(guān)（100％～0）和調壓閥快開(kāi)時(shí)間（0～100％）為8.5s，調壓閥慢關(guān)時(shí)間（100％～0）為19s；2臺機組聯(lián)甩額定負荷時(shí)壓力上升率控制在20％以下，轉速上升率控制在55％以下。按設計要求，這2臺調壓閥開(kāi)啟時(shí)間和開(kāi)度都達不到設計要求，實(shí)測快開(kāi)啟時(shí)間為6s，開(kāi)度為45mm.經(jīng)分析，系兩者的油缸大小不匹配，調壓閥的排油不能全部進(jìn)入調速器的油缸，致使調壓閥排油不盡，從而影響開(kāi)度。此時(shí)如果要求廠(chǎng)家重新制作更換調壓閥將會(huì )嚴重拖延發(fā)電時(shí)間，造成巨大經(jīng)濟損失，所以只能先從技術(shù)上在考慮是否可以通過(guò)更改調速器主接力器時(shí)間來(lái)滿(mǎn)足與調壓閥的協(xié)聯(lián)。

　　針對以上情況，技術(shù)人員重新進(jìn)行調節保證計算復核調整，并對調速器和調壓閥的開(kāi)啟、關(guān)閉時(shí)間進(jìn)行整定，整定后的參數為：調速器快關(guān)時(shí)間為8.30s～8.38s，調壓閥慢關(guān)時(shí)間為24.50s～46.50s.廠(chǎng)家技術(shù)人員按這要求對時(shí)間參數重新設置后，再次測得臺機組主接力器關(guān)閉時(shí)間和調壓閥0～45mm的啟、閉時(shí)間（見(jiàn)表1），從2臺機組的主接力器與調壓閥接力器靜態(tài)協(xié)聯(lián)關(guān)系曲線(xiàn)（見(jiàn)圖1、圖2）可以看出調速器和調壓閥協(xié)聯(lián)較好，能夠滿(mǎn)足要求。

　　4、對調壓閥進(jìn)行聯(lián)機測試

　　在調速器和調壓閥協(xié)聯(lián)滿(mǎn)足協(xié)聯(lián)要求后，接下來(lái)就要進(jìn)行調壓閥實(shí)際使用性能測試，測試方法主要是2臺機進(jìn)行甩負荷試驗，看調壓閥是否能正常工作，且各項數據能否滿(mǎn)足設計要求。

　　測試過(guò)程，機組甩負荷試驗時(shí)機組蝸殼壓力表處靜水壓讀數為1.908MPa（194.7m水柱）。1號機單機帶額定負荷時(shí)導葉開(kāi)度為62.0％，甩負荷過(guò)程中蝸殼壓力最大值為2.089MPa，上升率為9.49％，機組最高頻率為73.16Hz，上升率為46.32％；2號機單機帶額定負荷時(shí)導葉開(kāi)度為61.6％，甩負荷過(guò)程中蝸殼壓力最大值為2.124MPa，上升率為11.32％，機組最高頻率為72.06Hz，上升率為44.12％。從記錄結果看，壓力上升率都在控制要求的20％以下，轉速上升率也控制在55％以下，都滿(mǎn)足設計要求。

　　當1號機甩負荷試驗開(kāi)始，機組導葉快速關(guān)閉的同時(shí)，調壓閥迅速打開(kāi)，經(jīng)過(guò)6.3s左右導葉全關(guān)，此時(shí)調壓閥的開(kāi)度為57％，行程為45×57％=25.65mm，隨后調壓閥緩慢關(guān)閉，經(jīng)過(guò)12.7s全關(guān)。蝸殼壓力最大值出現在3.8s的時(shí)候，而機組轉速幾乎同時(shí)也達到最大值。2號機甩負荷過(guò)程曲線(xiàn)與1號機相似。

　　2臺機聯(lián)甩100％額定負荷時(shí)（機組電氣過(guò)速保護動(dòng)作，其整定值為150％額定轉速）機組最高轉速77.504Hz，上升率55.01％；蝸殼最高水壓2.292MPa，上升率20.13％；甩負荷試驗結果基本符合設計調保計算要求。如果調壓閥全開(kāi)的行程能達到65mm，通過(guò)調壓閥泄掉的流量會(huì )更大，蝸殼水壓的上升將會(huì )更好地得到控制。

　　5、結論

　　通過(guò)調整后，南山電站調壓閥能夠進(jìn)行有效的調節事故狀態(tài)下的水擊壓力，運行情況良好。比較調壓閥和設置調壓室使用效果，雖然調壓效果不如調壓室理想，但并不影響工程性能，相對調壓室的建設來(lái)說(shuō)，調壓閥價(jià)格僅為調壓井造價(jià)的1／10，取消龐大的調壓井建設，不僅節約三材，還縮短了工期，相信在今后的高水頭中小水電站中應該會(huì )得到逐步推廣使用。