羅開波

（四川圣達(dá)水電開發(fā)有限公司 四川省樂山市 614900）

水電站水力機(jī)械新技術(shù)及應(yīng)用實(shí)踐探究

羅開波

（四川圣達(dá)水電開發(fā)有限公司 四川省樂山市 614900）

本文以某實(shí)際工程為例，簡要介紹了排水系統(tǒng)新設(shè)備及新型自動化檢測元件等新型技術(shù)在水電站水力機(jī)械中的實(shí)際運(yùn)用，以期使上述技術(shù)得到普及，大幅提高水電站水力機(jī)械的施工效率。

水力機(jī)械；排水系統(tǒng)；自動化檢測元件

水電站是我國基礎(chǔ)設(shè)施之一，為我國生產(chǎn)及發(fā)展提供了大量能源，其存在具有極為重要的意義。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，大量新型技術(shù)被水電廠引入，應(yīng)用于水力機(jī)械設(shè)備當(dāng)中，形成新型的水力機(jī)械技術(shù)，大幅提高了水電站水力機(jī)械設(shè)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(jī)械技術(shù)具有良好的發(fā)展前景，也開始受到大量水電站的青睞。

1 工程實(shí)例

某水庫屬于二等大（2）型工程，以發(fā)電為主，兼顧灌溉和航運(yùn)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(fā)電廠房、廠房儲門槽段、尾水渠、右岸接頭壩及庫區(qū)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(jī)容量480MW，額定水頭24.5m，正常蓄水位432.0m，設(shè)計(jì)引用流量2203.2m3/s，保證出力151MW，年利用小時(shí)數(shù)5015h，年發(fā)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(fā)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(fā)電水頭的一半左右需由尾水渠獲得。該水電站所用監(jiān)控系統(tǒng)為微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。

2 供、排水系統(tǒng)所用新技術(shù)及新設(shè)備

2.1 大口徑電磁閥

通常情況下，水電站的供水系統(tǒng)內(nèi)需要安設(shè)自動控制閥門，以便令機(jī)組能夠自動化運(yùn)行。傳統(tǒng)供水系統(tǒng)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(shí)際使用過程中，液壓操作閥往往會出現(xiàn)卡阻拒動等問題，導(dǎo)致機(jī)組運(yùn)行不穩(wěn)定，容易在運(yùn)行過程中發(fā)生事故，且閥門存在漏油現(xiàn)象，使檢修人員工作難度提高。若企業(yè)選用大口徑電磁閥，則能有效避免上述問題的產(chǎn)生。

大口徑電磁閥專門用于冷卻水電站供水系統(tǒng)，屬于新型產(chǎn)品，該電磁閥具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）該電磁閥設(shè)計(jì)所用結(jié)構(gòu)為耐腐蝕性良好的鋼閥塞結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)為迷宮密封型式，使大口徑電磁閥流量更充足，運(yùn)行穩(wěn)定，工作壽命也得到增加。

（2）耗費(fèi)功率較小，壓力范圍大，動作更可靠。

（3）設(shè)計(jì)人員將針型調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)安設(shè)于閥的控制系統(tǒng)中，使用者可通過該結(jié)構(gòu)對主閥開閉時(shí)間進(jìn)行調(diào)整。

（4）閥中安裝有新型自潔式過濾結(jié)構(gòu)，以便對閥中的控制介質(zhì)進(jìn)行清理，從而令設(shè)備能夠保持正常運(yùn)行，且過濾器具備清潔自身的功能。

（5）閥安裝有手動操作結(jié)構(gòu)，以便使用者可直接通過手動進(jìn)行操作。

（6）電磁閥出口端側(cè)方留有螺孔，使用者可將控制元件或是顯示設(shè)備安裝于閥體上，對其運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)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(jié)構(gòu)為自保持結(jié)構(gòu)，不僅能源消耗量少，同時(shí)也不會因?yàn)樾盘柟收隙惯\(yùn)行狀態(tài)受到影響。該電磁閥需要上、下兩個(gè)線圈，所用三線同傳統(tǒng)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(jìn)行大規(guī)模技術(shù)改造，施工更為便捷。不僅如此，因?yàn)樵撻y自身結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，故而可以舍棄使用高壓操作油源，避免形成環(huán)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(shí)也將排油管路等設(shè)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(tǒng)排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，廠房排水系統(tǒng)中既含有滲漏排水系統(tǒng)，同時(shí)也包括機(jī)組檢修排水系統(tǒng)。工作人員通過長柄閥對機(jī)組檢修過程中的排水進(jìn)行控制，使水輪機(jī)流道中積存的廢水流入排水通道。同時(shí)，廠內(nèi)滲漏所排水也流入該通道，之后再通過裝設(shè)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(tǒng)設(shè)計(jì)本身存在極為嚴(yán)重的缺點(diǎn)，即尾水可能流經(jīng)長柄閥形成倒灌，導(dǎo)致廠房內(nèi)出現(xiàn)大量積水，使水電站無法正常運(yùn)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(shí)維修，出現(xiàn)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(shí)，閥蓋附近存在雜物會掉落于閥蓋周圍，導(dǎo)致閥蓋下落之后密封效果不佳，出現(xiàn)漏水的問題，如此一來，延長了排水泵的工作時(shí)間，導(dǎo)致大量電能被浪費(fèi)。針對上述情況，工作人員可通過將廠房滲漏及機(jī)組檢修排水兩種系統(tǒng)分開進(jìn)行設(shè)置，以達(dá)到解決問題的目的。工作人員在尾水檢修平臺區(qū)域，應(yīng)針對每臺機(jī)組安設(shè)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(qū)域水庫水位位置變化幅度為10m，下游區(qū)域水位位置變化幅度為5m。針對這一實(shí)際情況，建議該水電站使用超聲波水位檢測設(shè)備對水位位置進(jìn)行檢測。超聲波在傳播過程中，遭遇水面阻擋后反射，該設(shè)備便是利用超聲脈橫波在傳感器與水面之間傳遞時(shí)間的長短及超聲波自身傳播速度，計(jì)算出傳感器同水面之間的距離。

該監(jiān)測設(shè)備包含有三個(gè)部分，分別為端機(jī)、傳感設(shè)備以及測量控制設(shè)備。實(shí)際使用過程中，其具有以下優(yōu)勢：

（1）由于該設(shè)備借助超聲波進(jìn)行監(jiān)測，所以在測量過程中，不會出現(xiàn)部件與水面接觸的現(xiàn)象，使非接觸測量得以實(shí)現(xiàn)。正因如此，測量結(jié)果也不會受到流速變化、雜物沖擊或是水質(zhì)電化反應(yīng)等影響。

（2）因?yàn)樵摍z測設(shè)備為非接觸測量，所以無需工作人員設(shè)立測井或是有關(guān)埋件。

（3）設(shè)備中不包含可動的機(jī)械部件，所以不會出現(xiàn)部件磨損或是銹蝕等問題，使檢測設(shè)備的運(yùn)行更為安全、穩(wěn)定。

（4）測量設(shè)備包含有顯示設(shè)備、輸出結(jié)構(gòu)及打印機(jī)等功能，可及時(shí)向工作人員反映上游與下游水位方面的變化，同時(shí)及時(shí)打印水位值。若上游或下游的水位超過限定位置，設(shè)備也會向工作人員發(fā)出警報(bào)。

3.2 振動檢測設(shè)備

通常情況下，該設(shè)備裝設(shè)于各機(jī)組發(fā)電機(jī)上導(dǎo)軸承、下導(dǎo)軸承及水導(dǎo)軸承上，以達(dá)到測定水輪發(fā)電機(jī)組自身振動及擺動幅度的目的。一般由電渦流傳感設(shè)備及振動檢測設(shè)備共同組成，其中振動檢測設(shè)備使用了智能處理單元。通過兩者配合，能夠達(dá)到非接觸連續(xù)測量的效果，工作人員可在線測量機(jī)組于工作過程中，X、Y兩軸徑向擺動幅度值，同時(shí)通過數(shù)字顯示了解此刻通頻振動所形成的峰值，且該設(shè)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(shè)備會向工作人員發(fā)出警報(bào)[2]。由此可見，該設(shè)備可自動測定處于工作狀態(tài)下機(jī)組的振動，代替工作人員對其進(jìn)行測量，并實(shí)時(shí)向工作人員反映機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)。該設(shè)備的使用，不僅大幅降低了工作人員的工作量，也使機(jī)組的工作更為穩(wěn)定與安全。

4 結(jié)束語

綜上所述，就目前而言，我國大部分水電站并未開發(fā)以及應(yīng)用新型技術(shù)，導(dǎo)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(shí)也威脅著水電站正常穩(wěn)定地運(yùn)行。因此，各個(gè)水電站應(yīng)積極開發(fā)并廣泛應(yīng)用新型技術(shù)，完成水電站的技術(shù)改造，促進(jìn)水電站的發(fā)展。

[1]楊鐵榮，樸樹明.中小型水電站水力機(jī)械新技術(shù)應(yīng)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(jī)械新技術(shù)[J].水利科技與經(jīng)濟(jì)，2014（11）：124～125.

TV735

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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。