水電站水力機械新技術及應用實踐探究

羅開波

（四川圣達水電開發有限公司 四川省樂山市 614900）

水電站水力機械新技術及應用實踐探究

羅開波

（四川圣達水電開發有限公司 四川省樂山市 614900）

本文以某實際工程為例，簡要介紹了排水系統新設備及新型自動化檢測元件等新型技術在水電站水力機械中的實際運用，以期使上述技術得到普及，大幅提高水電站水力機械的施工效率。

水力機械；排水系統；自動化檢測元件

水電站是我國基礎設施之一，為我國生產及發展提供了大量能源，其存在具有極為重要的意義。隨著科學技術發展，大量新型技術被水電廠引入，應用于水力機械設備當中，形成新型的水力機械技術，大幅提高了水電站水力機械設備的工作效率。如今，我國對能源的需求量逐漸增加，新型水力機械技術具有良好的發展前景，也開始受到大量水電站的青睞。

1 工程實例

某水庫屬于二等大（2）型工程，以發電為主，兼顧灌溉和航運功能。工程由左岸非溢流面板壩、閘壩儲門槽段、泄洪沖砂閘、發電廠房、廠房儲門槽段、尾水渠、右岸接頭壩及庫區防洪堤等建筑物組成。擋水樞紐閘壩壩軸線長699.82m。電站裝機容量480MW，額定水頭24.5m，正常蓄水位432.0m，設計引用流量2203.2m3/s，保證出力151MW，年利用小時數5015h，年發電量24.07億kW·h。水庫總庫容4867萬m3，正常蓄水位以下庫容4554萬m3。電站采用一級混合開發方式，即建壩壅水高15.5m，與銅街子尾水相銜接，河床式廠房，廠后接長9015m的尾水渠，尾水渠利用落差14.5m。電站發電水頭的一半左右需由尾水渠獲得。該水電站所用監控系統為微機監控系統。

2 供、排水系統所用新技術及新設備

2.1 大口徑電磁閥

通常情況下，水電站的供水系統內需要安設自動控制閥門，以便令機組能夠自動化運行。傳統供水系統多使用DP電磁配壓閥或是YY型液壓操作閥兩種閥門，但在實際使用過程中，液壓操作閥往往會出現卡阻拒動等問題，導致機組運行不穩定，容易在運行過程中發生事故，且閥門存在漏油現象，使檢修人員工作難度提高。若企業選用大口徑電磁閥，則能有效避免上述問題的產生。

大口徑電磁閥專門用于冷卻水電站供水系統，屬于新型產品，該電磁閥具有以下優點：

（1）該電磁閥設計所用結構為耐腐蝕性良好的鋼閥塞結構，設計為迷宮密封型式，使大口徑電磁閥流量更充足，運行穩定，工作壽命也得到增加。

（2）耗費功率較小，壓力范圍大，動作更可靠。

（3）設計人員將針型調節閥結構安設于閥的控制系統中，使用者可通過該結構對主閥開閉時間進行調整。

（4）閥中安裝有新型自潔式過濾結構，以便對閥中的控制介質進行清理，從而令設備能夠保持正常運行，且過濾器具備清潔自身的功能。

（5）閥安裝有手動操作結構，以便使用者可直接通過手動進行操作。

（6）電磁閥出口端側方留有螺孔，使用者可將控制元件或是顯示設備安裝于閥體上，對其運行狀態進行檢測。

就該水電站而言，其所用電磁閥為ZCSTH型自保持電磁閥，該類型電磁閥所用結構為自保持結構，不僅能源消耗量少，同時也不會因為信號故障而使運行狀態受到影響。該電磁閥需要上、下兩個線圈，所用三線同傳統DP型電磁配壓閥所使用的引線相同。如此一來，水電站在更新過程中，也無需進行大規模技術改造，施工更為便捷。不僅如此，因為該閥自身結構優勢，故而可以舍棄使用高壓操作油源，避免形成環境污染問題[1]。

水電站選用大口徑電磁閥代替原有DP性電磁配壓閥后，既大幅提高了工作效率，同時也將排油管路等設備舍去，大量縮減了投資成本，也使水電站之后的工作更加方便。

2.2 潛水泵替代離心水泵

水電站傳統排水系統設計中，廠房排水系統中既含有滲漏排水系統，同時也包括機組檢修排水系統。工作人員通過長柄閥對機組檢修過程中的排水進行控制，使水輪機流道中積存的廢水流入排水通道。同時，廠內滲漏所排水也流入該通道，之后再通過裝設于排水通道的水泵將通道中的水排放至尾水渠。但這一排水系統設計本身存在極為嚴重的缺點，即尾水可能流經長柄閥形成倒灌，導致廠房內出現大量積水，使水電站無法正常運行。不僅如此，部分水電站維修工作存在問題，致使長柄閥因未得到及時維修，出現在使用過程中難以打開的問題。除此以外，工作人員在提起閥蓋的同時，閥蓋附近存在雜物會掉落于閥蓋周圍，導致閥蓋下落之后密封效果不佳，出現漏水的問題，如此一來，延長了排水泵的工作時間，導致大量電能被浪費。針對上述情況，工作人員可通過將廠房滲漏及機組檢修排水兩種系統分開進行設置，以達到解決問題的目的。工作人員在尾水檢修平臺區域，應針對每臺機組安設檢修用的集水井，先將流道中的積水排放至集水井處后再通過潛水泵將其送入尾水渠。

3 新型自動化檢測元件

3.1 超聲波水位檢測裝置

該水電站上游區域水庫水位位置變化幅度為10m，下游區域水位位置變化幅度為5m。針對這一實際情況，建議該水電站使用超聲波水位檢測設備對水位位置進行檢測。超聲波在傳播過程中，遭遇水面阻擋后反射，該設備便是利用超聲脈橫波在傳感器與水面之間傳遞時間的長短及超聲波自身傳播速度，計算出傳感器同水面之間的距離。

該監測設備包含有三個部分，分別為端機、傳感設備以及測量控制設備。實際使用過程中，其具有以下優勢：

（1）由于該設備借助超聲波進行監測，所以在測量過程中，不會出現部件與水面接觸的現象，使非接觸測量得以實現。正因如此，測量結果也不會受到流速變化、雜物沖擊或是水質電化反應等影響。

（2）因為該檢測設備為非接觸測量，所以無需工作人員設立測井或是有關埋件。

（3）設備中不包含可動的機械部件，所以不會出現部件磨損或是銹蝕等問題，使檢測設備的運行更為安全、穩定。

（4）測量設備包含有顯示設備、輸出結構及打印機等功能，可及時向工作人員反映上游與下游水位方面的變化，同時及時打印水位值。若上游或下游的水位超過限定位置，設備也會向工作人員發出警報。

3.2 振動檢測設備

通常情況下，該設備裝設于各機組發電機上導軸承、下導軸承及水導軸承上，以達到測定水輪發電機組自身振動及擺動幅度的目的。一般由電渦流傳感設備及振動檢測設備共同組成，其中振動檢測設備使用了智能處理單元。通過兩者配合，能夠達到非接觸連續測量的效果，工作人員可在線測量機組于工作過程中，X、Y兩軸徑向擺動幅度值，同時通過數字顯示了解此刻通頻振動所形成的峰值，且該設備為工作人員提供了4～20mA的輸出信號，若振動幅度超出限定值，則設備會向工作人員發出警報[2]。由此可見，該設備可自動測定處于工作狀態下機組的振動，代替工作人員對其進行測量，并實時向工作人員反映機組的運行狀態。該設備的使用，不僅大幅降低了工作人員的工作量，也使機組的工作更為穩定與安全。

4 結束語

綜上所述，就目前而言，我國大部分水電站并未開發以及應用新型技術，導致部分自動化元件較為陳舊，既影響了工作效率的提升，同時也威脅著水電站正常穩定地運行。因此，各個水電站應積極開發并廣泛應用新型技術，完成水電站的技術改造，促進水電站的發展。

[1]楊鐵榮，樸樹明.中小型水電站水力機械新技術應用研究[J].中國水能及電氣化，2013（09）：29～34.

[2]肖貴友.中小型水電站水力機械新技術[J].水利科技與經濟，2014（11）：124～125.

TV735

A

1004-7344（2016）24-0139-02

2016-8-5

羅開波（1978-），男，四川樂至人，助理工程師，本科，從事物資管理工作。