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[摘 要]云南某水电站进行了机组进水蝶阀动水关闭试验，本文着重介绍试验的过程、数据结论、注意事项等内容;在试验方法尚无统一标准的情况下，可作参考。
[关键词]进水蝶阀;动水关闭;水轮发电机组
中图分类号：TN994.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）28-0001-02
一 概述
云南省某水电站装设三台单机容量28MW的混流式立式水轮发电机组，2000年三台机组全部并网投入商业运行。至今，三台机组均已安全稳定运行达14年。为验证电站安全运行的能力，进行了1号机组进水蝶阀动水关闭试验。
二 试验目的介绍
水电站机组进水主阀是水电厂事故保护重要设备之一，其设计、制造、安装质量的好坏将直接影响电厂安全运行的可靠程度。根据规范GB/T 14478-2012《大中型水轮机进水阀门基本技术条件》要求，当电站水轮发电机组发生导叶及调速系统失灵、损坏（如水轮机控制环卡死、接力器爆缸、油压装置主供油管路破裂、主配压阀拒动）等紧急情况，进水主阀应能够安全快速關闭并切断水流，保障机组安全停机、防止事故扩大;即应具备主阀动水关闭能力。为验证这种能力特开展机组进水主阀动水关闭试验。
三 蝶阀动水关闭过程简介
模拟事故场景：电站1号机组带预定负荷并网运行，运行人员发现机组在调整负荷过程中主接力器关腔压力油管爆裂，接力器关腔失压，调速器无法正常控制导叶，导叶在水推力作用下缓慢开启，机组有功缓慢增加超过额定负荷，机组处于失控状态。
此时需要对1号机组进行动水关闭蝶阀操作，保障机组安全停机，主要操作流程如下：
1.抢险人员迅速到达机组LCU及蝶阀现地控制柜。
2.由抢险指挥下令操作现地LCU“关主阀”按钮，试验机组蝶阀开始关闭。
3.在进水蝶阀关闭过程中，由于主阀逐渐隔断水流机组有功功率随过机流量的减小而减小，操作人员观察机组有功下降情况，待机组有功功率接近0MW时，由抢险人员按机组LCU“紧急停机”按钮，机组与电网解列，机组进入紧急停机流程。
4.蝶阀动水关闭并非正常运行工况，在蝶阀活门关闭过程中可能出现压力钢管破裂、蝶阀漏水、振动异常等安全隐患，抢险人员应做好应急准备。
四 试验过程
（一）试验基本条件及前期准备
1.收集整理进水主阀说明书、运行规程、二次接线图纸、调速器机械液压图纸等。召开试验方案讨论会确定试验基本方式及要求;编制试验方案，并进行审批。
2.确认试验机组及蝶阀本體及附件、液压装置、蝶阀控制柜等无明显故障或缺陷，具备开机及并网条件。试验机组须完成甩负荷试验，试验结果满足规程及设计要求。
3.所有参与试验人员应对试验性质及有可能产生的后果应有足够认识，从思想上高度重视此次试验，须针对此次主阀动水关闭试验做好事故应急预案。
（二）试验设备安装
试验测点包括：蝶阀开度、蝶阀阀前水压;导叶开度;机组有功功率;蝶阀接力器下腔油压;阀体振动;阀前钢管振动;阀顶轴向位移;阀体基墩轴向位移;阀前钢管、阀体及阀体支腿应力;蝶阀旁噪声;测点布置详见图一。
（三）静水试验
在进行蝶阀动水关闭试验前，应进行静水试验，其目的是验证蝶阀静水启闭相关参数及机组紧急停机回路传动的可靠性。
1.蝶阀静水试验
紧急停机回路蝶阀传动试验及导叶传动试验蝶阀及导叶动作满足运行要求。
2.进水口事故闸门静水动作试验
为避免出现事故时，事故闸门能够快速落下，在静水情况下进行进水口事故闸门的动作试验。
（1）电厂主厂房三台机组处于“停机”态。
（2）三台机组进水蝶阀 “关闭”。
（3）大坝进水口操作人员按照水工操作要求，落进水口事故检修闸门，用秒表记录关闭时间，观察闸门关闭情况。
（4）试验完成后将事故闸门提起，恢复为“开启”状态，闸门开度置于11米位置。
（四）蝶阀动水关闭试验
所有静水试验全部完成且设备正常后才能进行动水试验。试验期间2、3号机组始终处于空转状态。
1.空转下进水蝶阀动水关闭
（1）所有电气设备工作正常，所有保护投入正常，机组满足开机条件。
（2）运维人员将调速器置“手动”运行态，励磁系统置“自动”运行态，蝶阀处于“远方”运行态。
（3）远控室运维人员按照运行规程要求，将1号机组开机至“空转”状态，机组运行无异常。
（4）开启数据录播装置，对试验过程数据进行监测。
（5）由试验总指挥下令，运维人员操作1号机组“关阀”按钮关闭蝶阀。
（6）机组转速随阀门关闭而逐渐下降，当转速降低至20%Ne时投风闸，机组制动。
（7）运行人员手动操作完成停机流程。
（8）运维人员及试验人员检查主阀、前后钢管焊缝、伸缩节等，确认安全后方可进行后续试验。
2.50%额定负荷、100%额定负荷工况下进水蝶阀动水关闭
（1）所有电气设备工作正常，所有保护投入正常，机组满足开机条件。
（2）运维人员将调速器置“自动”运行态，励磁系统置“自动”运行态，蝶阀处于“远方”运行态
（3）中控室运维人员按照运行规程要求，开机至“空载”状态，机组运行无异常。
（4）中控室运维人员向调度申请50%额定负荷动水关闭试验，机组“并网”，有功至14.3MW。
（5）开启数据录播装置，对试验过程数据进行监测。 （6）由试验总指挥下令试验人员操作LCU“关阀”按钮关闭蝶阀。
（7）观察蝶阀锁定装置、密封装置、旁通阀、阀门活门动作情况，记录相关数据。
（8）观察蝶阀关闭情况，待机组有功接近0MW，由试验人员操作LCU“分”发电机出口断路器 ，机组与电网解列。
（9）试验人员手动操作，跳灭磁开关，将机组由“空载态”转入“空转态”。
（10）机组转速随阀门关闭而逐渐下降，当转速降低至20%Ne時投风闸，机组制动。
（11）试验人员手动操作完成停机流程。
（12） 运维人员及试验人员检查主阀、前后钢管焊缝、伸缩节等，确认安全后方可进行后续试验。
（13） 100%额定负荷下的动水关闭试验流程与50%额定负荷工况时相同。
五 试验结论
（一）进水蝶阀静水开启时间为106s，静水关闭时间为89s，各工况下蝶阀动水关闭时间要快于静水下关闭时间;各工况下动水关闭主阀阀前钢管水压上升率最大值为0.6MPa，满足调节保证计算中水压上升不大于0.85MPa的要求。
（二）各工况下动水关闭蝶阀，蝶阀接力器下腔最大油压9.898MPa，小于接力器极其管路所能承受的最大油压20 MPa，满足安全运行的要求。
（三）从试验数据来看，蝶阀动水关闭在接近全关时轴向位移明显变化，其位移值与静水关闭时差异不大，最大值403？m小于1mm，轴向位移对蝶阀、压力钢管及蝶阀基础未造成破环性影响;
（四）各工况下动水关闭蝶阀，阀前压力钢管及阀体轴向应力在19°至22°时较大，最大值为9.0MPa，满足最大应力不超过极限应力120MPa的要求;从现场检查情况来看，经动水关闭试验后进水蝶阀阀体无明显损伤，蝶阀基础无损伤、压力钢管末端焊缝无明显异常。
（五）各工况下动水关闭蝶阀，阀前压力钢管及阀体振动值在阀门关至35°至15°时相对较大，最大振动值为519？m小于2mm，振动持续时间约12s至15s，满足安全运行要求。
（六）在满负荷下蝶阀动水关闭过程中最大噪声为110dB，无明顯异常。
（七）试验模拟了当导叶无法正常动作时，通过动水关蝶阀截断水流实现机组停机，试验过程表明蝶阀具备动水关闭的能力，对机组能起到保护作用;此次试验可以作为事故处理参考。
参考文献：
[1] GB/T 14478-2012《大中型水轮机进水阀门基本技术条件》
[2] DL/T 1068-2007 《水轮机进水液动蝶阀选用、试验及验收导则》
[关键词]进水蝶阀;动水关闭;水轮发电机组
中图分类号：TN994.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）28-0001-02
一 概述
云南省某水电站装设三台单机容量28MW的混流式立式水轮发电机组，2000年三台机组全部并网投入商业运行。至今，三台机组均已安全稳定运行达14年。为验证电站安全运行的能力，进行了1号机组进水蝶阀动水关闭试验。
二 试验目的介绍
水电站机组进水主阀是水电厂事故保护重要设备之一，其设计、制造、安装质量的好坏将直接影响电厂安全运行的可靠程度。根据规范GB/T 14478-2012《大中型水轮机进水阀门基本技术条件》要求，当电站水轮发电机组发生导叶及调速系统失灵、损坏（如水轮机控制环卡死、接力器爆缸、油压装置主供油管路破裂、主配压阀拒动）等紧急情况，进水主阀应能够安全快速關闭并切断水流，保障机组安全停机、防止事故扩大;即应具备主阀动水关闭能力。为验证这种能力特开展机组进水主阀动水关闭试验。
三 蝶阀动水关闭过程简介
模拟事故场景：电站1号机组带预定负荷并网运行，运行人员发现机组在调整负荷过程中主接力器关腔压力油管爆裂，接力器关腔失压，调速器无法正常控制导叶，导叶在水推力作用下缓慢开启，机组有功缓慢增加超过额定负荷，机组处于失控状态。
此时需要对1号机组进行动水关闭蝶阀操作，保障机组安全停机，主要操作流程如下：
1.抢险人员迅速到达机组LCU及蝶阀现地控制柜。
2.由抢险指挥下令操作现地LCU“关主阀”按钮，试验机组蝶阀开始关闭。
3.在进水蝶阀关闭过程中，由于主阀逐渐隔断水流机组有功功率随过机流量的减小而减小，操作人员观察机组有功下降情况，待机组有功功率接近0MW时，由抢险人员按机组LCU“紧急停机”按钮，机组与电网解列，机组进入紧急停机流程。
4.蝶阀动水关闭并非正常运行工况，在蝶阀活门关闭过程中可能出现压力钢管破裂、蝶阀漏水、振动异常等安全隐患，抢险人员应做好应急准备。
四 试验过程
（一）试验基本条件及前期准备
1.收集整理进水主阀说明书、运行规程、二次接线图纸、调速器机械液压图纸等。召开试验方案讨论会确定试验基本方式及要求;编制试验方案，并进行审批。
2.确认试验机组及蝶阀本體及附件、液压装置、蝶阀控制柜等无明显故障或缺陷，具备开机及并网条件。试验机组须完成甩负荷试验，试验结果满足规程及设计要求。
3.所有参与试验人员应对试验性质及有可能产生的后果应有足够认识，从思想上高度重视此次试验，须针对此次主阀动水关闭试验做好事故应急预案。
（二）试验设备安装
试验测点包括：蝶阀开度、蝶阀阀前水压;导叶开度;机组有功功率;蝶阀接力器下腔油压;阀体振动;阀前钢管振动;阀顶轴向位移;阀体基墩轴向位移;阀前钢管、阀体及阀体支腿应力;蝶阀旁噪声;测点布置详见图一。
（三）静水试验
在进行蝶阀动水关闭试验前，应进行静水试验，其目的是验证蝶阀静水启闭相关参数及机组紧急停机回路传动的可靠性。
1.蝶阀静水试验
紧急停机回路蝶阀传动试验及导叶传动试验蝶阀及导叶动作满足运行要求。
2.进水口事故闸门静水动作试验
为避免出现事故时，事故闸门能够快速落下，在静水情况下进行进水口事故闸门的动作试验。
（1）电厂主厂房三台机组处于“停机”态。
（2）三台机组进水蝶阀 “关闭”。
（3）大坝进水口操作人员按照水工操作要求，落进水口事故检修闸门，用秒表记录关闭时间，观察闸门关闭情况。
（4）试验完成后将事故闸门提起，恢复为“开启”状态，闸门开度置于11米位置。
（四）蝶阀动水关闭试验
所有静水试验全部完成且设备正常后才能进行动水试验。试验期间2、3号机组始终处于空转状态。
1.空转下进水蝶阀动水关闭
（1）所有电气设备工作正常，所有保护投入正常，机组满足开机条件。
（2）运维人员将调速器置“手动”运行态，励磁系统置“自动”运行态，蝶阀处于“远方”运行态。
（3）远控室运维人员按照运行规程要求，将1号机组开机至“空转”状态，机组运行无异常。
（4）开启数据录播装置，对试验过程数据进行监测。
（5）由试验总指挥下令，运维人员操作1号机组“关阀”按钮关闭蝶阀。
（6）机组转速随阀门关闭而逐渐下降，当转速降低至20%Ne时投风闸，机组制动。
（7）运行人员手动操作完成停机流程。
（8）运维人员及试验人员检查主阀、前后钢管焊缝、伸缩节等，确认安全后方可进行后续试验。
2.50%额定负荷、100%额定负荷工况下进水蝶阀动水关闭
（1）所有电气设备工作正常，所有保护投入正常，机组满足开机条件。
（2）运维人员将调速器置“自动”运行态，励磁系统置“自动”运行态，蝶阀处于“远方”运行态
（3）中控室运维人员按照运行规程要求，开机至“空载”状态，机组运行无异常。
（4）中控室运维人员向调度申请50%额定负荷动水关闭试验，机组“并网”，有功至14.3MW。
（5）开启数据录播装置，对试验过程数据进行监测。 （6）由试验总指挥下令试验人员操作LCU“关阀”按钮关闭蝶阀。
（7）观察蝶阀锁定装置、密封装置、旁通阀、阀门活门动作情况，记录相关数据。
（8）观察蝶阀关闭情况，待机组有功接近0MW，由试验人员操作LCU“分”发电机出口断路器 ，机组与电网解列。
（9）试验人员手动操作，跳灭磁开关，将机组由“空载态”转入“空转态”。
（10）机组转速随阀门关闭而逐渐下降，当转速降低至20%Ne時投风闸，机组制动。
（11）试验人员手动操作完成停机流程。
（12） 运维人员及试验人员检查主阀、前后钢管焊缝、伸缩节等，确认安全后方可进行后续试验。
（13） 100%额定负荷下的动水关闭试验流程与50%额定负荷工况时相同。
五 试验结论
（一）进水蝶阀静水开启时间为106s，静水关闭时间为89s，各工况下蝶阀动水关闭时间要快于静水下关闭时间;各工况下动水关闭主阀阀前钢管水压上升率最大值为0.6MPa，满足调节保证计算中水压上升不大于0.85MPa的要求。
（二）各工况下动水关闭蝶阀，蝶阀接力器下腔最大油压9.898MPa，小于接力器极其管路所能承受的最大油压20 MPa，满足安全运行的要求。
（三）从试验数据来看，蝶阀动水关闭在接近全关时轴向位移明显变化，其位移值与静水关闭时差异不大，最大值403？m小于1mm，轴向位移对蝶阀、压力钢管及蝶阀基础未造成破环性影响;
（四）各工况下动水关闭蝶阀，阀前压力钢管及阀体轴向应力在19°至22°时较大，最大值为9.0MPa，满足最大应力不超过极限应力120MPa的要求;从现场检查情况来看，经动水关闭试验后进水蝶阀阀体无明显损伤，蝶阀基础无损伤、压力钢管末端焊缝无明显异常。
（五）各工况下动水关闭蝶阀，阀前压力钢管及阀体振动值在阀门关至35°至15°时相对较大，最大振动值为519？m小于2mm，振动持续时间约12s至15s，满足安全运行要求。
（六）在满负荷下蝶阀动水关闭过程中最大噪声为110dB，无明顯异常。
（七）试验模拟了当导叶无法正常动作时，通过动水关蝶阀截断水流实现机组停机，试验过程表明蝶阀具备动水关闭的能力，对机组能起到保护作用;此次试验可以作为事故处理参考。
参考文献：
[1] GB/T 14478-2012《大中型水轮机进水阀门基本技术条件》
[2] DL/T 1068-2007 《水轮机进水液动蝶阀选用、试验及验收导则》