(嘉陵江亭子口水利水電開發(fā)有限公司，四川 蒼溪，628400)

亭子口水電站技術(shù)供水系統(tǒng)優(yōu)化改造

宋久銘

(嘉陵江亭子口水利水電開發(fā)有限公司，四川 蒼溪，628400)

本文簡(jiǎn)要介紹亭子口水電站技術(shù)供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程。針對(duì)機(jī)組投產(chǎn)后運(yùn)行實(shí)踐發(fā)現(xiàn)的缺陷和不足，實(shí)施了技術(shù)供水增設(shè)主變備用冷卻水環(huán)管及控制流程優(yōu)化。優(yōu)化改造后的技術(shù)供水系統(tǒng)流程簡(jiǎn)單清晰、運(yùn)行穩(wěn)定可靠，極大方便了運(yùn)行人員監(jiān)視控制及維護(hù)人員日常維護(hù)，提高了設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。

亭子口水電站 技術(shù)供水 控制邏輯 優(yōu)化改造

亭子口水電站位于四川省廣元市蒼溪縣境內(nèi)，下距蒼溪縣城約15km，是嘉陵江干流開發(fā)中唯一的控制性工程，以防洪、城鄉(xiāng)供水及灌溉、發(fā)電為主，兼顧航運(yùn)并具有攔沙減淤等其它綜合利用工程。樞紐裝設(shè)4臺(tái)單機(jī)額定為275MW的水輪發(fā)電機(jī)組，以500kV電壓等級(jí)接入四川電網(wǎng)。本文主要介紹亭子口機(jī)組投產(chǎn)后，專業(yè)人員對(duì)技術(shù)供水系統(tǒng)的優(yōu)化改造。

1 技術(shù)供水系統(tǒng)概況

亭子口水電站工程技術(shù)供水系統(tǒng)主要為機(jī)組各軸承冷卻器、空氣冷卻器、主軸密封、主變冷卻器、空調(diào)、消防等提供冷卻和潤(rùn)滑水源。技術(shù)供水系統(tǒng)采用蝸殼取水減壓供水為主供水，相鄰機(jī)組蝸殼取水為備用供水，1號(hào)、2號(hào)機(jī)為一組；3號(hào)、4號(hào)機(jī)為一組。兩臺(tái)機(jī)組取水管道用電動(dòng)閥門相互連通，互為備用。全廠技術(shù)供水設(shè)有一條消防水供水總管(其水源分別取自1號(hào)、3號(hào)機(jī)組和上游消防供水池)，其分別與每臺(tái)機(jī)組的主軸密封供水連通，正常運(yùn)行主軸密封水源來自機(jī)組供水總管，廠內(nèi)消防供水總管為備用水源，當(dāng)機(jī)組出現(xiàn)技術(shù)供水故障時(shí)，主軸密封供水由備用水管向機(jī)組主軸密封供水。

2 技術(shù)供水系統(tǒng)原運(yùn)行方式及控制邏輯

2.1 機(jī)組技術(shù)供水

當(dāng)機(jī)組供水收到上位機(jī)開機(jī)令時(shí)，首先判斷機(jī)組技術(shù)供水所有電動(dòng)閥門無故障告警及閉鎖信號(hào)。自動(dòng)開啟減壓閥前進(jìn)水管上的電動(dòng)閥門DF9或DF10。減壓閥(DT3、DT4)根據(jù)進(jìn)、出水管路整定好的壓力及流量值進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。當(dāng)壓力或流量低于某整定值時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，減壓閥將進(jìn)行主備自動(dòng)切換，自動(dòng)開啟另外一路減壓閥前進(jìn)水電動(dòng)閥并關(guān)閉第一次開啟的電動(dòng)閥，每次開機(jī)自動(dòng)選擇上一次備用減壓閥作為主用開啟。

2.2 濾水器

機(jī)組技術(shù)供水系統(tǒng)有兩臺(tái)濾水器(DT1、DT2)，正常運(yùn)行時(shí)一臺(tái)工作一臺(tái)備用。通過開關(guān)濾水器前后電動(dòng)閥控制濾水器工作。當(dāng)工作濾水器故障或者工作濾水器前后壓力小于整定時(shí)，自動(dòng)切換至備用濾水器運(yùn)行。工作濾水器與備用濾水器需根據(jù)設(shè)定時(shí)間自動(dòng)定期切換。

2.3 蝸殼取水口主備切換

1、2號(hào)機(jī)為一組；3、4號(hào)機(jī)為一組。兩臺(tái)機(jī)組取水管道用電動(dòng)閥門(DF1)相互連通，蝸殼取水總管壓力低于設(shè)定值且相鄰機(jī)組壓力取水總管壓力高于設(shè)定時(shí)，電動(dòng)閥門DF1自動(dòng)開啟。

2.4 主變供水

主變冷卻水源取自機(jī)組濾水器后端，經(jīng)過減壓閥減壓后供至主變冷卻器前端四通閥，再由四通閥后管路分配給四臺(tái)冷卻器。主變供水回路由兩路減壓閥組成，正常運(yùn)行一主一備，通過開關(guān)減壓閥前電動(dòng)閥控制冷卻水投退。當(dāng)主用回路壓力、流量異常時(shí)可自動(dòng)切換至備用回路。根據(jù)設(shè)定時(shí)間定期進(jìn)行正反向供水切換。

3 存在的主要問題

(1)機(jī)組技術(shù)供水開啟前需判斷所有電動(dòng)閥門、濾水器及減壓閥無故障且無閉鎖。實(shí)際運(yùn)行過程中個(gè)別閥門行程接點(diǎn)不到位，開度指示異常時(shí)技術(shù)供水無法開啟，嚴(yán)重影響開機(jī)速度。

(2)機(jī)組技術(shù)供水運(yùn)行時(shí)，如主用回路壓力或流量異常，技術(shù)供水控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)開啟備用供水回路同時(shí)關(guān)閉主用回路，實(shí)際運(yùn)行過程中，出現(xiàn)過僅僅因?yàn)榱髁坑?jì)不穩(wěn)定啟動(dòng)了主備用切換流程，切換過程中主用回路已自動(dòng)關(guān)閉但備用回路故障未開啟，造成運(yùn)行中的機(jī)組冷卻水中斷。

(3)相鄰機(jī)組互為備用不可靠，機(jī)組運(yùn)行中如果投入了相鄰機(jī)組備用水源，可能導(dǎo)致本機(jī)技術(shù)供水壓力流量不足，不能滿足機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)冷水需求。機(jī)組檢修時(shí)如果誤投備用水源或聯(lián)絡(luò)閥關(guān)閉不嚴(yán)，可能導(dǎo)致檢修機(jī)組蝸殼誤充水，存在較大的安全隱患。

(4)技術(shù)供水水源來自于蝸殼取水，單機(jī)單用，無法互為備用，當(dāng)機(jī)組需要排空壓力鋼管水消缺或小修時(shí)，主變冷卻水將失去水源，需要將主變從系統(tǒng)中退出運(yùn)行。亭子口樞紐的主接線為發(fā)電機(jī)變壓器聯(lián)合單元角形接線，單元中另一臺(tái)主變也應(yīng)同時(shí)退出運(yùn)行；一臺(tái)主變送電前也需將單元中另一臺(tái)主變臨時(shí)退出運(yùn)行，再同時(shí)沖擊兩臺(tái)主變受電，這樣既增加了倒閘操作的次數(shù)，又增加了主變的受電沖擊次數(shù)。

(5)技術(shù)供水系統(tǒng)自動(dòng)切換設(shè)計(jì)不合理，機(jī)組運(yùn)行時(shí)進(jìn)行正反向切換存在斷水風(fēng)險(xiǎn)。濾水器自動(dòng)切換時(shí)，關(guān)閉主用濾水器和開啟備用濾水器同步進(jìn)行，濾水器切換過程中曾發(fā)生過備用濾水器未打開而主用濾水器已關(guān)閉的故障，造成主變冷卻水中斷兩臺(tái)主變非計(jì)劃停運(yùn)的故障。主變兩路減壓閥自動(dòng)切換過程中同樣存在主用回路已關(guān)閉而備用水源未投入的可能，威脅主變穩(wěn)定運(yùn)行。

(6)機(jī)組技術(shù)供水停運(yùn)時(shí)電動(dòng)閥關(guān)閉較快造成管路“水錘效應(yīng)”明顯，管路振動(dòng)較大，運(yùn)行一段時(shí)間后，技術(shù)供水系統(tǒng)主管路各連接法蘭面連接螺栓有松動(dòng)情況，2號(hào)機(jī)組技術(shù)供水主管路法蘭面甚至出現(xiàn)過貫穿性裂紋。

(7)機(jī)組技術(shù)供水設(shè)置反向通水不合理。根據(jù)控制邏輯，機(jī)組技術(shù)供水設(shè)置定時(shí)反向通水，防止管路堵塞。然而機(jī)組空冷器冷卻水管路的閥門均為單向通水閥門，不支持長(zhǎng)期反向通水運(yùn)行。

(8)機(jī)組技術(shù)供水控制系統(tǒng)動(dòng)力電源雖有雙路400V電源,但未配置雙電源切換裝置。兩路動(dòng)力電源分別供給不同的兩路電動(dòng)閥，若機(jī)組自用電某一段未能正常送電時(shí)，會(huì)存在同時(shí)有2臺(tái)機(jī)組的技術(shù)供水電動(dòng)閥部分失電，無法實(shí)現(xiàn)技術(shù)供水系統(tǒng)的遠(yuǎn)方或現(xiàn)地自動(dòng)控制，在水流中斷時(shí)無法投入備用水源，會(huì)造成機(jī)組“非?！被蜷_機(jī)失敗的重大安全隱患。

4 技術(shù)供水系統(tǒng)優(yōu)化方案及實(shí)施

(1)對(duì)技術(shù)供水觸摸屏畫面增加“技術(shù)供水狀態(tài)”指示燈，當(dāng)技術(shù)供水PLC收到開機(jī)令后指示燈會(huì)一直閃爍技術(shù)供水處于運(yùn)行狀態(tài)，接收到停機(jī)令后熄滅；在機(jī)組非正常停機(jī)或開機(jī)不成功等原因造成技術(shù)供水開啟后，未接收到停機(jī)令而技術(shù)供水處于運(yùn)行時(shí)，需在觸摸屏閥門單控畫面點(diǎn)擊“停機(jī)令”進(jìn)行技術(shù)供水正常停運(yùn)。

(2)主備用供水切換時(shí)(機(jī)組供水及主變供水)，先打開備用供水回路，在監(jiān)測(cè)到備用供水閥門全開+壓力、流量滿足后方可關(guān)閉主用供水回路。取消相鄰機(jī)組相互備用自動(dòng)投入的邏輯，保留相鄰機(jī)組蝸殼取水聯(lián)絡(luò)閥，特殊情況下可手動(dòng)操作進(jìn)行機(jī)組技術(shù)供水水源切換。避免自動(dòng)進(jìn)行備用水源切換可能導(dǎo)致的人身及設(shè)備危害。

(3)機(jī)組運(yùn)行時(shí)，當(dāng)主用水源壓力低和流量低同時(shí)滿足情況下，能自動(dòng)切換至備用水源，切換的過程中，先開備用水源，待備用水源開啟正常后再關(guān)閉主用水源。項(xiàng)目實(shí)施后，消除了因單個(gè)傳感器跳變或故障引起的主備切換；消除了備用水源未全部打開的情況下主用水源先關(guān)閉的現(xiàn)象；同時(shí)為了防止電動(dòng)閥故障或開關(guān)不到位造成主備用水源頻繁切換，運(yùn)行過程中僅允許主備切換一次，提高了設(shè)備運(yùn)行的可靠性。

(4)針對(duì)機(jī)組供水、主變供水、正反沖、四通閥正反沖自動(dòng)定期輪換邏輯設(shè)計(jì)復(fù)雜，條件判斷不合理，且相互之間存在聯(lián)動(dòng)關(guān)系，取消技術(shù)供水包括汛期和非汛期兩種控制方式，為了達(dá)到機(jī)組主備用水源的平均合理利用，根據(jù)機(jī)組自動(dòng)開停機(jī)次數(shù)自動(dòng)進(jìn)行輪換。將機(jī)組正反向供水切換條件修改為機(jī)組停機(jī)時(shí)方可操作，僅作為進(jìn)行機(jī)組正反向切換定期工作時(shí)使用，機(jī)組運(yùn)行時(shí)屏蔽相關(guān)功能。主變主備用供水因?yàn)椴淮嬖陬l繁啟停，其控制方式由運(yùn)行人員根據(jù)實(shí)際需要在觸摸屏上進(jìn)行人為操作。

(5)將機(jī)組技術(shù)供水停運(yùn)時(shí)先關(guān)閉減壓閥前電動(dòng)閥修改為先關(guān)閉減壓閥，減壓閥全關(guān)后再關(guān)閉電動(dòng)閥。機(jī)組開機(jī)時(shí)先開啟電動(dòng)閥，再開啟減壓閥。通過調(diào)整減壓閥關(guān)閉時(shí)間，減少“水錘效應(yīng)”對(duì)管路的沖擊。

(6)增設(shè)主變備用冷卻水環(huán)管，分別將四臺(tái)主變技術(shù)供水減壓閥前端管路串聯(lián)在一起，從而使得四臺(tái)主變冷卻水通過備用環(huán)管管路閥門串聯(lián)在一起。任意一臺(tái)機(jī)組壓力鋼管排水時(shí)，可以由其它機(jī)組供主變冷卻水而不需要停運(yùn)主變，減少了倒閘操作及主變沖擊合閘次數(shù)，提升了設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性。

(7)將機(jī)組主備用濾水器清洗、故障、堵塞信號(hào)通過擴(kuò)展繼電器上送至監(jiān)控系統(tǒng)，便于運(yùn)行人員在中控室進(jìn)行遠(yuǎn)方監(jiān)視；同時(shí)取消濾水器清洗時(shí)主備用水源自動(dòng)頻繁切換功能，運(yùn)行人員根據(jù)實(shí)際需要在觸摸屏上進(jìn)行人為操作，提高了設(shè)備運(yùn)行的可靠性。

(8)機(jī)組技術(shù)供水控制柜旁新增1個(gè)動(dòng)力電源柜，電源柜內(nèi)安裝雙電源切換裝置。將技術(shù)供水控制柜內(nèi)的兩路進(jìn)線動(dòng)力電源改接至新增的技術(shù)供水動(dòng)力柜雙電源切換裝置上，能夠可靠地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換。在機(jī)組自用電任意一段電源消失時(shí)都能夠可靠地自動(dòng)切換到另外一段電源，保證了電源供電的可靠性，保證機(jī)組技術(shù)供水系統(tǒng)的正常運(yùn)行，有效提升了機(jī)組運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。

5 結(jié)語

經(jīng)過管路技改和控制邏輯優(yōu)化后，亭子口水電站技術(shù)供水系統(tǒng)控制流程精簡(jiǎn)，開機(jī)時(shí)間縮短了約30s，運(yùn)行監(jiān)視清晰直觀，運(yùn)行操作及定期工作更加簡(jiǎn)單快捷，同時(shí)可靠性大大提升。優(yōu)化改造后經(jīng)過近2年的運(yùn)行觀察，未再出現(xiàn)前述異常，較好地實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化改造的初衷。

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2095-1809(2017)06-0023-03

宋久銘(1982.10-)，男，四川巴中人，大學(xué)本科，工程師，長(zhǎng)期從事水電站運(yùn)行維護(hù)工作。