西霞院電站水輪發(fā)電機(jī)組頂蓋水位高故障分析

韓宏斌 陳 健 王丹陽(yáng) 金 洋 王帥琦

（黃河水利水電開發(fā)總公司運(yùn)行部，河南濟(jì)源459017）

0 引言

西霞院反調(diào)節(jié)水庫(kù)是黃河小浪底水利樞紐的配套工程。工程位于河南省洛陽(yáng)市以北的黃河干流上，上距小浪底水利樞紐16 km。開發(fā)任務(wù)是以反調(diào)節(jié)為主，結(jié)合發(fā)電，兼顧灌溉、供水等綜合利用。該項(xiàng)工程建設(shè)，對(duì)于提高小浪底水利樞紐的綜合效益，實(shí)現(xiàn)黃河水資源優(yōu)化配置具有重要意義。西霞院反調(diào)節(jié)水庫(kù)通過(guò)對(duì)小浪底水電站調(diào)峰發(fā)電的不穩(wěn)定流進(jìn)行再調(diào)節(jié)，可使下泄水流均勻穩(wěn)定，滿足黃河下游河段的工農(nóng)業(yè)用水及河道整治工程安全要求，有效緩解“電調(diào)”與“水調(diào)”的矛盾，對(duì)于充分發(fā)揮小浪底水利樞紐綜合效益具有不可替代的作用。西霞院電站設(shè)有4臺(tái)3.5萬(wàn)kW軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量14萬(wàn)kW，多年平均發(fā)電量5.83億kW·h。

眾所周知，水輪發(fā)電機(jī)組頂蓋排水泵對(duì)機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用，有了頂蓋排水泵的及時(shí)啟停將頂蓋內(nèi)的積水排至機(jī)組尾水，才能避免頂蓋內(nèi)積水淹沒(méi)水導(dǎo)軸承的風(fēng)險(xiǎn)。西霞院電站四臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)組每臺(tái)機(jī)組頂蓋內(nèi)都安裝了兩臺(tái)潛水泵，由磁浮式水位計(jì)將水位信號(hào)送至頂蓋泵控制PLC內(nèi)，PLC開出指令控制頂蓋泵啟停排出頂蓋內(nèi)的積水，兩臺(tái)潛水泵交替運(yùn)行。自投運(yùn)以來(lái)，曾多次出現(xiàn)因?yàn)轫斏w排水泵未及時(shí)啟動(dòng)導(dǎo)致西霞院機(jī)組頂蓋水位高報(bào)警，其中兩次造成事故停機(jī)，嚴(yán)重影響了機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。鑒于此，本文分析了造成西霞院機(jī)組頂蓋水位高報(bào)警以及機(jī)組頂蓋水位高報(bào)警造成事故停機(jī)的原因，并提出了相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，為機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)，同時(shí)也為西霞院反調(diào)節(jié)電站實(shí)現(xiàn)“少人值守，無(wú)人值班”運(yùn)行模式創(chuàng)造了條件。

1 造成機(jī)組頂蓋水位高報(bào)警的原因

查閱值班記錄發(fā)現(xiàn)，2008年以來(lái)，西霞院機(jī)組頂蓋泵排水系統(tǒng)主要存在以下故障導(dǎo)致頂蓋內(nèi)水位高報(bào)警，如表1所示。

表1 頂蓋泵故障統(tǒng)計(jì)表

由表1可以看出，頂蓋水位浮子卡澀是造成機(jī)組頂蓋水位高報(bào)警的主要原因，其次是頂蓋泵動(dòng)力電源跳閘造成頂蓋泵啟動(dòng)不成功。

1.1 頂蓋水位浮子卡澀

由于黃河水的水質(zhì)泥沙含量高，易造成磁浮式水位計(jì)套管外部結(jié)垢，導(dǎo)致浮子在套管上不能上下移動(dòng)，發(fā)生卡澀。

1.2 排水泵本體故障

由于西霞院機(jī)組頂蓋排水泵使用的是普通的潛水泵，而且頂蓋泵啟停較為頻繁，所以易造成排水泵本體故障。

1.3 動(dòng)力電源跳閘

由于設(shè)計(jì)原因，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)和現(xiàn)地控制箱均沒(méi)有頂蓋泵動(dòng)力電源監(jiān)視功能。頂蓋泵控制回路電源取自頂蓋泵動(dòng)力開關(guān)上側(cè)，只要頂蓋泵控制回路及PLC電源開關(guān)不跳閘，控制箱面板上的頂蓋泵停止指示燈就一直有指示，因此，當(dāng)控制箱內(nèi)的動(dòng)力電源開關(guān)跳閘時(shí)，不打開控制箱檢查很難發(fā)現(xiàn)其偷跳閘情況。

1.4 出口軟管破裂

由于頂蓋排水泵出口軟管破裂，頂蓋排水泵啟動(dòng)后，水通過(guò)破裂處再次流入頂蓋內(nèi)部，導(dǎo)致頂蓋內(nèi)積水不能有效排至尾水，引起頂蓋水位持續(xù)上漲。

2 機(jī)組頂蓋水位高報(bào)警造成事故停機(jī)

由于投產(chǎn)初期機(jī)組運(yùn)行很不穩(wěn)定，為了避免頂蓋水位高淹沒(méi)水導(dǎo)軸承油箱，設(shè)置了過(guò)多的事故停機(jī)信號(hào)，頂蓋水位過(guò)高報(bào)警就是其中之一，同時(shí)由于浮子水位計(jì)的發(fā)卡，兩次由于機(jī)組頂蓋水位高報(bào)警造成了事故停機(jī)。

3 針對(duì)以上故障情況提出整改措施

3.1 頂蓋水位浮子卡澀

由于黃河水泥沙含量高我們無(wú)法改變，因此就需要檢修人員更換運(yùn)行更為可靠的磁浮式水位計(jì)，利用停機(jī)間隙加大對(duì)頂蓋水位浮子的檢查力度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)結(jié)垢并及時(shí)處理，避免浮子套管外壁結(jié)垢造成浮子卡澀，影響頂蓋排水泵的正常啟停。

3.2 出口軟管破裂

定期對(duì)頂蓋排水泵進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)排水泵出口軟管進(jìn)行檢查更換。

3.3 排水泵本體故障

針對(duì)排水泵本體故障，運(yùn)行人員還可以通過(guò)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控頂蓋泵運(yùn)行啟停曲線，根據(jù)頂蓋泵停泵時(shí)間和運(yùn)行時(shí)間的變化情況，判斷頂蓋排水泵的運(yùn)行效率，發(fā)現(xiàn)效率降低時(shí)，及時(shí)通知檢修人員檢查處理，甚至于更換效率高、質(zhì)量好的潛水泵。

3.4 動(dòng)力電源跳閘

分析動(dòng)力電源開關(guān)跳閘原因，根據(jù)頂蓋排水泵的功率、運(yùn)行電流，合理配置控制箱內(nèi)電源開關(guān)。在現(xiàn)有設(shè)備基礎(chǔ)上對(duì)其控制回路進(jìn)行改造，對(duì)頂蓋排水泵動(dòng)力電源加裝電源監(jiān)視裝置，同時(shí)將電源監(jiān)視信號(hào)引入計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。

在頂蓋泵三相動(dòng)力電源開關(guān)QL下側(cè)任意兩相上加裝380 V的電源監(jiān)視繼電器K，利用該繼電器接點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)頂蓋排水泵的電源監(jiān)視功能。同時(shí)，對(duì)控制箱內(nèi)控制回路進(jìn)行改造，將控制回路中的運(yùn)行指示燈電源改接至頂蓋排水泵動(dòng)力電源上，通過(guò)控制箱面板上的指示燈來(lái)判斷箱內(nèi)熱偶動(dòng)作情況及電源跳閘情況。具體改造如圖1所示。

圖1 西霞院頂蓋泵改造后二次圖

4 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)深入分析造成西霞院機(jī)組頂蓋水位高報(bào)警的原因，一對(duì)一地提出了相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的運(yùn)行實(shí)踐，取得了良好的效果，機(jī)組再?zèng)]有出現(xiàn)過(guò)頂蓋水位高報(bào)警信號(hào)，運(yùn)行可靠性得到了提高。

[1]張炳月，杜惠彬，聶元輝.西霞院反調(diào)節(jié)電站水輪機(jī)組投運(yùn)初期的問(wèn)題及改造[J].水電能源科學(xué)，2011，29（10）：121-123.

[2]甄華鐸，駱偉明，陳曉強(qiáng).青溪水電廠軸流式水輪機(jī)頂蓋排水控制回路的改造[J].四川水力發(fā)電，2003，22（1）：55-56.