東坪水電廠技術供水系統改造實踐

胡閬

摘要：東坪水電廠從投產至今已運行十余年，機組技術供水系統取水管為預埋件，管道內堵塞嚴重，水量、水壓在汛期內不能完全滿足技術供水要求。對此，電廠通過增加一臺技術供水泵以滿足技術供水冗余需求，并對原有技術供水系統PLC程序邏輯進行修改，滿足新泵遠程自動控制啟停功能。實踐證明，此次改造提高了電廠的技術供水可靠性，保障了機組安全運行水平，為其他電廠技術供水在線改造提供了參考經驗。

關鍵詞：技術供水系統；PLC程序；遠程自動控制

東坪水電廠裝有4臺燈泡貫流式機組，單機容量18MW。機組技術供水設計采用上游壩前取水、水泵增壓方式供水。技術供水系統配置有4臺單級單吸離心管道泵，每臺水泵設取水口、設備、管道及控制系統，獨立運行。技術供水系統供給機組軸承油冷卻系統用水、發電機空冷器冷卻用水、主廠房通風機冷卻用水以及其他用水。技術供水系統經過多年的運行使用，存在管道銹蝕嚴重、異物堵塞現象，利用水下疏通取水口、反沖洗等方式，效果不佳，造成水泵供水效率下降，系統母管供水流量、壓力等不能滿足機組安全運行的需要，系統母管壓力頻繁低報警，因此新增一臺技術供水泵，技術供水母管壓力低時，自動投入運行以滿足生產運行需要。

原技術供水泵采用DFG65-160CDA/2型單級離心泵，流量45 m3/h，揚程28 m，DN100。技術供水控制系統PLC采用施耐德Twido系列產品，CPU型號為TWDLMAD40DTK，PLC程序為Twidosoft軟件編寫。

1 技術供水改造必要性和可行性

技術供水系統供給機組軸承油冷卻系統等設備用水，若技術供水水量及水壓不足將會導致機組軸承油溫上升，發電機風洞內溫度上升，嚴重威脅機組安全運行。根據相關資料研究表明從燈泡頭抗壓蓋板下取水是可行的，從機組抗壓蓋板下取水，取水系統是相對獨立，不改變原有取水系統，在技術供水系統母管增加進水來源，更好滿足技術供水系統的需要。

2 技術供水改造機械部分實施

2.1 取水口位置的確定

在4號機組燈泡頭機組抗壓蓋板上選取位置，為了避免圖中1和2位置空腔導流板位置對開孔及管路布置造成影響，選取圖中3位置作為取水口位置，圖3所示位置以進人孔位置為基點面向下游向左側平移一個單元格，向下游側平移一個單元格定位。

對取水口位置所在單元格上方的蓋板進行加工，根據現場管道布置的位置畫出直徑160mm圓孔并做好標記，通過氣割工具制作上述孔徑大小圓孔，圓孔打磨圓滑不得有毛刺、卡管等現象，以便于管道通過蓋板。

2.2 取水設備的制作

水下取水采用DN150不銹鋼管（外徑159mm），考慮管道過長一方面影響過水流態，另一方面管道加長，受力面積加大，管道本身受力將較為明顯，為防止管道與法蘭焊縫及本體長時間受力產生破壞，同時避開水流上層浮渣，采用長度1.4m。取水濾網采用底部以上400mm高度區域做進水濾網，孔徑15-20mm，底部采用弧形網形式。上層法蘭部分購置特種法蘭，法蘭厚度70mm，在法蘭上按照DN150標準法蘭尺寸進行鉆孔攻絲，鉆孔深度50mm，鉆孔數量一般為8個。為便于管路進入導流板空腔區域濾網與管道封焊在空腔區域內，采取現場驗收，確保焊縫工藝及質量優良。同時為加固水下取水管和取水濾網結合強度，設置4條縱向支撐。

上半部分檢修前加工制作成型，檢修時進行安裝，DN150閥門采用304不銹鋼球閥。燈泡頭抗壓上層蓋板上選取合適位置安裝管卡，對管路進行支撐與固定。下半部分安裝完畢，將加工制作好的上半部分按照圖示對接。

2.3 管路及相關設備布局

水泵層走架空管路，轉接入水泵層下游側墻壁布置取水母管，連接現有1號機處取水母管，抗壓蓋板上來的管路與現有4號機右側取水母管相連，長度90m。濾水器排污管采用DN80不銹鋼管30m。在原技術供水系統位置新增一套技術供水系統，包含水泵、電機、濾水器等，接至新安裝的技術供水系統，出水管路走地面沿墻布置接至4號機側技術供水母管。

3 技術供水改造項目電氣部分實施

3.1 電氣元器件的選擇

控制部分電氣元器件選型依據水泵相關額定參數選型，如表1所示。

3.2 裝置配線

新安裝技術供水泵控制屏柜內部配線按照圖4進行。其中，交流電源取自廠用400V室抽屜開關LS05-07；從技術供水泵新屏至舊屏敷設長度為20m KVVP-2×1.5 mm2電纜，用于原技術供水泵PLC遠程控制新增技術供水泵啟、停；敷設長度為100m VV22-8×1.5 mm2電纜從技術供水泵新屏至中控室公用LCU屏柜，用于將新增技術供水泵啟、停狀態信號、電源監控、電機故障等信號上送至監控系統，便于值班人員監視新增技術供水泵運行情況。

4 新增技術供水泵遠程啟停功能的實現

4.1 PLC程序設計思路

考慮到機組技術供水依然主要采用原技術供水系統，新增技術供水泵只做為原技術供水泵備用或者緊急情況下投入運行。在進行PLC程序邏輯修編時，新增技術供水泵只作為原技術供水系統的備用而設計。

遠程啟泵：1、2號技術供水泵同時啟動，技術供水母管壓力低動作一定時限時，原PLC開出指令，新增技術供水泵啟動；3、4號技術供水泵同時啟動狀態下，技術供水母管壓力低動作一定時限時，原PLC開出指令，新增技術供水泵啟動。

遠程停泵：1、2、3、4號機全部停機時泵在停止狀態；技術供水母管壓力高時自動停泵。

4.2 PLC程序設計修改（如圖4）

%Q0.0+%Q0.1+%M170+10S 1、2號技術供水泵運行狀態，母管壓力低持續10S起泵；%Q0.2+%Q0.3+%M171+10S 3、4號技術供水泵運行狀態，母管壓力低持續10S起泵；%M202、 %M203、%M192均為停泵條件，其中%M202、%M203分別為技術供水母管Ⅰ、Ⅱ段壓力高，%M192為4臺機同時在停機態。

4.3 調試

對接線進行全面檢查，接線正確，端子緊固、無松動，電壓回路對地絕緣搖測正常。對新屏柜裝置上電檢查無異常。調試過程如下：

（1）模擬正常開機。機組全停狀態下，手動加1號機開機令，1號技術供水泵啟動，手動開啟1號機軸承油冷卻水旁通閥，此時技術供水母管壓力顯示0.26MPa，運行正常。

（2）模擬技術供水母管壓力低起備泵。手動開啟2號機軸承油冷卻水旁通閥，此時技術供水母管壓力顯示0.14MPa，壓力低開關動作（動作值0.17MPa），10S后2號技術供水泵啟動，技術供水母管壓力顯示0.26MPa，運行正常。

（3）模擬1、2號泵同時啟動后壓力低起新增技術供水泵。手動開啟3、4號機軸承油冷卻水旁通閥，此時技術供水母管壓力顯示0.15MPa，壓力低開關動作（動作值0.17MPa），10S后新增技術供水泵啟動，技術供水母管壓力顯示0.32MPa，運行正常。

（4）模擬壓力高停泵。手動關閉3、4號機軸承油冷卻水旁通閥，此時技術供水母管壓力顯示0.39MPa， 壓力高開關動作（動作值0.38MPa），5秒后新增技術供水泵停止，壓力值為0.26MPa，運行正常。

（5）模擬停機令停泵。1、2、新增技術供水泵同時運行狀態下，同時手動給4臺機停機令，1、2、新增技術供水泵均停止。

（6）同理模擬3、4號開、停機狀態下的新增技術供水泵啟、停情況正常。

5結束語

技術供水系統是供給機組軸承油冷卻水的重要輔助設備，若技術供水不足將會導致機組油溫上升，嚴重時威脅機組安全運行。通過增加一臺技術供水泵作為原技術供水系統的冗余，極大提高了技術供水的可靠性。技術供水作為發電機組的重要輔助設備，在我國水電廠廣泛應用，本文就技術供水改造機械安裝、電氣元器件選型、電氣布線、PLC程序修改、調試等作了詳細介紹，解決了技術供水水量、水壓不能滿足運行要求的難題，為出現類似問題的電廠提供一定參考。

參考文獻：

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[4]苗尾水電站技術供水系統設計[J].周淼汛，丁麗香，錢瑭 云南水力發電.2017（S1）.

（作者單位：湖南省東坪水電廠）

作者簡介：胡 閬（1982-），男，湖南益陽人，工程師，主要從事水電廠發電運行及生產管理工作。