一种解决蓄能电站顶盖振动的补气系统和补气方法与流程

1.本发明涉及水轮机顶盖振动技术领域，具体涉及一种解决蓄能电站顶盖振动的补气系统和补气方法。


背景技术：

2.抽水蓄能电站水泵水轮机的水力开发是整个电站建设最为重要、核心的内容，其设计复杂程度造成目前抽水蓄能电站机组顶盖振动大问题时有发生。抽水蓄能电站水泵水轮机顶盖发生异常振动的根本原因在于水轮机转轮与顶盖之间避振裕度设计不足，导致转轮受活动导叶出口转频激励，产生异常振动；转轮在转动时通过顶盖与转轮间腔体，将产生的激励频率传递到顶盖，从而在顶盖处产生强迫振动或谐振现象。一旦出现顶盖振动异常增大问题，整个过流金属结构将承受极大的交变应力，机组在该条件下运行将造成关键螺栓松动、金属结构金属疲劳等一系列问题，诱发水淹厂房等重大事故，对整个电站的运行存在巨大的安全隐患。因此，需要设计一种专门针对顶盖振动问题进行解决的补气系统和补气方法。


技术实现要素：

3.本发明的目的是针对上述技术中存在的不足之处，提出一种解决蓄能电站顶盖振动的补气系统和补气方法，以用于解决顶盖振动问题。
4.本发明提供了一种解决蓄能电站顶盖振动的补气系统，包括压力气源管、母管、自动补气装置、监控模块以及连通于母管上的多路支管；母管连接于压力气源管上；自动补气装置包括补气管路和设于补气管路上的压力变送器和电磁阀，补气管路的两端分别与支管和机组顶盖连通，监控模块与自动补气装置上的压力变送器和电磁阀电性连接。
5.进一步地，自动补气装置还包括空气过滤器，空气过滤器连通于补气管路上并位于电磁阀的前端；压力变送器位于电磁阀的后端。自动补气装置还包括连通于补气管路上的单向阀和节流孔板，单向阀位于压力变送器后端，节流孔板位于单向阀后端。
6.进一步地，母管通过三通接头连接于压力气源管上；三通接头的下端设有第一球阀；母管的两端分别连通有第二球阀和第三球阀；补气管路的前端连通有第四球阀，支管与第四球阀前端连通。补气管路的端部与机组上的hco2管路焊接连通，补气管路上位于hco2管路和节流孔板之间连通有第五球阀。补气管路上位于第四球阀后端连接有泄压管路，泄压管路上连通有第六球阀。
7.一种解决蓄能电站顶盖振动的补气方法，使用上述的解决蓄能电站顶盖振动的补气系统，包括以下步骤：s1：当机组在运行中出现顶盖振动异常问题时，用于机组监测的监控模块下发指令，开启电磁阀；高压气体通过电磁阀后，使得压力变送器获得高压气体压力值并同步上送至监控模块补气压力值，通过提前设定好的条件，判断自动补气装置是否正常投入；s2：当机组运行离开顶盖振动大负荷区域或者停机状态时，用于机组监测的监控
模块下发指令，关闭电磁阀，高压气体在电磁阀处被隔断；压力变送器同步上送监控模块的补气压力值，通过提前设定好的条件，判断自动补气装置是否正常关闭。
8.进一步地，压力变送器上送监控模块的压力值出现与系统设定的正常压力范围不符合时，监控模块通过发送模块发出相关告警信息并通知电站值班人员。
9.进一步地，在机组退备期间，将补气管路引入顶盖腔体，并将压力变送器的压力信号送入监控模块进行协联，以对自动补气装置的回路开展静态测试，从而确认设备动作正常。
10.进一步地，对机组的运行进行带负荷试验，对机组补气量及振动情况进行监测，根据监测情况调整节流孔板的节流孔径大小，来使用小气量消除顶盖振动。
11.相对现有技术，具有以下有益效果：本发明提出了一种解决蓄能电站顶盖振动的补气系统和补气方法，通过自动控制回路及判断，采用精准气量控制，实现自动在机组振动异常条件下进行补气的方法，解决特定的顶盖振动问题。该发明主要的技术效果包括：1、实施灵活；外部管路、阀门、气体调节及控制设备的布置，不需要机组退备，随时可以灵活开展。仅在将压缩气体管路引入顶盖腔体、相关压力信号送入机组监控系统及进行协联配合时，有效降低机组退出时间。
12.2、补气精准可靠；通过自动补气电磁阀、压力变送器、节流孔板及监控系统的协联配合，确保补气精准可靠，实现气量的精准控制与判断。
13.3、补气流程与机组运行协联配合；结合机组运行负荷情况，及时准确投入补气系统；在不需要补气时自动关闭补气回路，减少对气系统影响的同时确保机组安全稳定运行。
14.4、用气量小而经济；通过对节流孔板内部尺寸控制及机组试验验证，确保采用最小气量消除顶盖振动，将整体回路对气系统的影响降至最低。
15.5、监控联动；确保补气安全、经济、稳定。通过监控模块与机组流程、实时压力情况的联动配合，准确执行相应操作，及时发出可能的报警信息，确保该方法有效执行。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的优选实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本发明一种解决蓄能电站顶盖振动的补气系统的总管路示意图；图2为本发明自动补气装置的主视图；图3为本发明自动补气装置的侧视图；图4为本发明一种解决蓄能电站顶盖振动的补气方法的流程图。
18.图中，1-压力气源管；2-母管；3-支管；4-三通接头；5-hco2管路；6-泄压管路；11-第一球阀；12-第二球阀；13-第三球阀；14-第四球阀；15-第五球阀；16-第六球阀；17-第七球阀；21-补气管路；22-压力变送器；23-电磁阀；24-空气过滤器；25-单向阀；26-节流孔板。
具体实施方式
19.为了更易理解本发明的结构及所能达成的功能特征和优点，下文将本发明的较佳的实施例，并配合图式做详细说明如下：如图1至图3所示，本发明提供了一种解决蓄能电站顶盖振动的补气系统，包括压力气源管1、母管2、自动补气装置、监控模块以及连通于母管2上的多路支管3；母管2连接于压力气源管1上；自动补气装置包括补气管路21和设于补气管路21上的压力变送器22和电磁阀23，补气管路21的两端分别与支管3和机组顶盖连通，监控模块与自动补气装置上的压力变送器22和电磁阀23电性连接。其中，电磁阀23用于接收机组监控模块的指令，执行开启、关闭操作，实现对补气回路的导通、切断操作。压力变送器22用于监测整体补气管路21回路压力情况，判断补气管路21回路是否正常动作，并将压力信号上送至机组的监控模块，以便监控模块及时、准备的发出电磁阀23的开启、关闭操作。进一步地，监控模块包括监测模块和控制模块，监测模块与控制模块电性连接，以对自动补气装置上的压力变送器22和电磁阀23的压力状态和使用状态进行监测和控制。
20.作为另一优选方案，本技术中的补气管路21上连接有双电磁阀23，以通过双电磁阀23的设置来增加系统的可靠性，当主用电磁阀23故障无法正常打开时，备用电磁阀23启用；双电磁阀23均与监控模块电性连接。
21.作为另一优选方案，本技术中的自动补气装置还包括空气过滤器24，空气过滤器24用于对补气气体进行精密过滤，保障压缩空气的洁净度，提升补气回路设备的安全可靠性；空气过滤器24连通于补气管路21上并位于电磁阀23的前端；压力变送器22位于电磁阀23的后端。自动补气装置还包括连通于补气管路21上的单向阀25和节流孔板26，单向阀25位于压力变送器22后端，单向阀25用于控制补气管路21内部流体单向流动，确保在补气关闭的情况下，顶盖内部水流不发生反向流动问题；节流孔板26位于单向阀25后端，节流孔板26用于对进入顶盖内部气体的流量进行控制，同时配合压力变送器22实现对电磁阀23状态的监控。
22.作为另一优选方案，本技术中的母管2通过三通接头4连接于压力气源管1上；三通接头4的下端设有第一球阀11，第一球阀11主要用于压力气源管1的泄压排气；母管2的两端分别连通有第二球阀12和第三球阀13，第二球阀12和第三球阀13用于母管2的隔断；补气管路21的前端连通有第四球阀14，支管3与第四球阀14连通，第四球阀14用于作为单台机组的补气总控阀来控制机组顶盖的补气。补气管路21的端部与机组上的hco2管路5焊接连通，补气管路21上位于hco2管路5和节流孔板26之间连通有第五球阀15，第五球阀15为补气系统终端出口阀。补气管路21上位于第四球阀14后端连接有泄压管路6，泄压管路6上连通有第六球阀16，用于单台机组补气管路21的泄压排气。补气管路21上位于电磁阀23和单向阀25之间设有第七球阀17，第七球阀用于单台机组补气后手动隔离。通过设置第六球阀16，可在第四球阀14和第七球阀17关闭的条件下将其打开，对补气管路21内部进行泄压来进行必要的检修维护工作。本技术中1#、2#、3#以及4#分别对应4套机组，本技术中的球阀为手动球阀，其功能主要用于该系统相关区域检查隔断使用。
23.如图4所示，本发明还提供了一种解决蓄能电站顶盖振动的补气方法，使用于上述的解决蓄能电站顶盖振动的补气系统，包括以下步骤：s1：当机组在运行中出现顶盖振动异常问题时，用于机组监测的监控模块下发指
令，开启电磁阀23；高压气体通过电磁阀23后，使得压力变送器22获得高压气体压力值并同步上送至监控模块补气压力值，通过提前设定好的条件，判断自动补气装置是否正常投入；由于节流孔板26的存在，压力变送器22的数值与高压侧供气压力基本一致；基于节流膨胀原理，在节流孔板26精准控制气体流量后高压气体受到阻碍后向低压膨胀，由于后端直接连通至顶盖上腔，以实现压力与顶盖上腔压力一致。
24.s2：当机组运行离开顶盖振动大负荷区域或者停机状态时，用于机组监测的监控模块下发指令，关闭电磁阀23，高压气体在电磁阀23处被隔断；压力变送器22同步上送监控模块的补气压力值，通过提前设定好的条件，判断自动补气装置是否正常关闭，以减少用气量。此时，由于单向阀25的存在，在电磁阀23后整体回路将维持顶盖上腔压力并不发生返流现象。
25.优选地，不管是在运行还是停机状态下，压力变送器22上送监控模块的压力值出现与系统设定的正常压力范围不符合时，监控模块通过发送模块发出相关告警信息并通知电站值班人员，以便值班人员立即进行确认并组织进行处理，确保机组安全稳定运行。
26.优选地，在机组退备期间，将补气管路21引入顶盖腔体，并将压力变送器22的压力信号送入监控模块进行协联，以对自动补气装置的回路开展静态测试，从而确认设备动作正常。
27.优选地，对机组的运行进行带负荷试验，对机组补气量及振动情况进行监测，根据监测情况调整节流孔板26的节流孔径大小，来使用小气量消除顶盖振动。进一步地，根据监测情况调整节流孔径大小，可确保采用最小气量消除顶盖振动，将整体回路对气系统的影响降至最低。
28.通过对以上系统回路设备布置及控制方式可以看出，采用以上协联控制的补气方法可以有效、可靠解决蓄能电站顶盖振动问题，具有设备配置简单、补气精准可靠、机组运行安全稳定等特点。
29.以上，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术对以上实施例所做的任何改动修改、等同变化及修饰，均属于本技术方案的保护范围。

技术特征：
1.一种解决蓄能电站顶盖振动的补气系统,其特征在于,包括压力气源管（1）、母管（2）、自动补气装置、监控模块以及连通于所述母管（2）上的多路支管（3）；所述母管（2）连接于所述压力气源管（1）上；所述自动补气装置包括补气管路（21）和设于所述补气管路（21）上的压力变送器（22）和电磁阀（23），所述补气管路（21）的两端分别与所述支管（3）和机组顶盖连通，所述监控模块与所述自动补气装置上的所述压力变送器（22）和所述电磁阀（23）电性连接。2.根据权利要求1所述的解决蓄能电站顶盖振动的补气系统，其特征在于，所述自动补气装置还包括空气过滤器（24），所述空气过滤器（24）连通于所述补气管路（21）上并位于所述电磁阀（23）的前端；所述压力变送器（22）位于所述电磁阀（23）的后端。3.根据权利要求2所述的解决蓄能电站顶盖振动的补气系统，其特征在于，所述自动补气装置还包括连通于所述补气管路（21）上的单向阀（25）和节流孔板（26），所述单向阀（25）位于所述压力变送器（22）后端，所述节流孔板（26）位于所述单向阀（25）后端。4.根据权利要求3所述的解决蓄能电站顶盖振动的补气系统，其特征在于，所述母管（2）通过三通接头（4）连接于所述压力气源管（1）上；所述三通接头（4）的下端设有第一球阀（11）；所述母管（2）的两端分别连通有第二球阀（12）和第三球阀（13）；所述补气管路（21）的前端连通有第四球阀（14），所述支管（3）与所述第四球阀（14）连通。5.根据权利要求4所述的解决蓄能电站顶盖振动的补气系统，其特征在于，所述补气管路（21）的端部与所述机组上的hco2管路（5）焊接连通，所述补气管路（21）上位于所述hco2管路（5）和所述节流孔板（26）之间连通有第五球阀（15）。6.根据权利要求4所述的解决蓄能电站顶盖振动的补气系统，其特征在于，所述补气管路（21）上位于所述第四球阀（14）后端连接有泄压管路（6），所述泄压管路（6）上连通有第六球阀（16）。7.一种解决蓄能电站顶盖振动的补气方法，使用权利要求3至5任一项所述的解决蓄能电站顶盖振动的补气系统，包括以下步骤：s1：当机组在运行中出现顶盖振动异常问题时，用于机组监测的所述监控模块下发指令，开启所述电磁阀（23）；高压气体通过所述电磁阀（23）后，使得所述压力变送器（22）获得高压气体压力值并同步上送至所述监控模块补气压力值，通过提前设定好的条件，判断所述自动补气装置是否正常投入；s2：当机组运行离开顶盖振动大负荷区域或者停机状态时，用于机组监测的所述监控模块下发指令，关闭所述电磁阀（23），高压气体在所述电磁阀（23）处被隔断；所述压力变送器（22）同步上送所述监控模块的补气压力值，通过提前设定好的条件，判断所述自动补气装置是否正常关闭。8.根据权利要求7所述的解决蓄能电站顶盖振动的补气方法，其特征在于，所述压力变送器（22）上送所述监控模块的压力值出现与系统设定的正常压力范围不符合时，所述监控模块通过发送模块发出相关告警信息并通知电站值班人员。9.根据权利要求7所述的解决蓄能电站顶盖振动的补气方法，其特征在于，在所述机组退备期间，将所述补气管路（21）引入顶盖腔体，并将所述压力变送器（22）的压力信号送入所述监控模块进行协联，以对所述自动补气装置的回路开展静态测试，从而确认设备动作正常。
10.根据权利要求7所述的解决蓄能电站顶盖振动的补气方法，其特征在于，对所述机组的运行进行带负荷试验，对所述机组补气量及振动情况进行监测，根据情况监测调整所述节流孔板（26）的节流孔径大小，来使用小气量消除顶盖振动。

技术总结
本发明公开了一种解决蓄能电站顶盖振动的补气系统和补气方法，包括压力气源管、母管、自动补气装置、监控模块以及连通于母管上的多路支管；母管连接于压力气源管上；自动补气装置包括补气管路和设于补气管路上的压力变送器和电磁阀，补气管路的两端分别与支管和机组顶盖连通，监控模块与自动补气装置上的压力变送器和电磁阀电性连接；通过自动控制回路及判断，采用精准气量控制，实现自动在机组振动异常条件下进行补气的方法，解决特定的顶盖振动问题；同时，通过监控模块与机组流程、实时压力情况的联动配合，准确执行相应操作，及时发出可能的报警信息，确保该方法有效执行。确保该方法有效执行。确保该方法有效执行。


技术研发人员：李开明 陈泓宇 罗鹏斌 黄世海 张松伟 裴军 张超 张沛啸
受保护的技术使用者：东方电气集团东方电机有限公司 南方电网调峰调频发电有限公司检修试验分公司
技术研发日：2023.08.15
技术公布日：2023/9/14