韓 軻，蔣君操，王 君，楊 恒，戴 超，吳 敏

（國網(wǎng)新源湖南黑麋峰抽水蓄能有限公司，湖南 長沙410213）

1 引言

蓄能電站輸水流道較長，一般為一千米或數(shù)千米不等，因此為保證機組安全、提高電站運行性能，一般在機組上游側(cè)較近處設(shè)置進(jìn)水閥。該閥一般設(shè)計為球閥，是電站的主要設(shè)備，所以也被稱為主進(jìn)水閥或主閥。主進(jìn)水閥安裝在壓力鋼管與蝸殼之間，作為蓄能機組水泵工況起動、機組正常停機、事故停機和機組檢修時截斷上游水流的設(shè)備。主進(jìn)水閥只有全開和全關(guān)兩種狀態(tài)，不用于機組流量調(diào)節(jié)。主進(jìn)水閥系統(tǒng)主要組成部分有主閥部分（包括閥芯和閥體）、操作機構(gòu)、油壓裝置、旁通管路、伸縮節(jié)、上（下）游密封、鎖定裝置、控制設(shè)備等。

主進(jìn)水閥閥芯作為活動部分，無法嚴(yán)密封閉水流，不可避免的會產(chǎn)生漏水現(xiàn)象，因此一般在主進(jìn)水閥下游側(cè)設(shè)置了工作密封以保證完全截斷水流。主進(jìn)水閥關(guān)閉后投入工作密封，而開啟之前需退出工作密封。為了防止主進(jìn)水閥在工作密封未退出的情況下開啟而損壞密封，在主進(jìn)水閥控制流程中設(shè)置主進(jìn)水閥的開啟條件為收到工作密封退出信號和主進(jìn)水閥上、下游平壓信號。

2 主進(jìn)水閥上下游平壓方式

主進(jìn)水閥平壓方式主要有2種，1種是旁通閥平壓，另1種是利用主進(jìn)水閥閥芯漏水至蝸殼的方式實現(xiàn)平壓。前者在球閥上下游鋼管開設(shè)孔洞，用旁通管聯(lián)通，中間增加閥門，稱為旁通閥。平壓時，旁通閥打開，從上游補水至蝸殼，實現(xiàn)平壓。后者利用主進(jìn)水閥閥芯不可能嚴(yán)密封閉水流的特點，利用工作密封環(huán)退出后與閥芯之間的間隙，讓主進(jìn)水閥上游側(cè)漏水給蝸殼補水以實現(xiàn)平壓。因為第1種平壓方式存在壓力管路上多開孔、補水時振動較大等缺點，所以目前使用較多的是第2種平壓方式。

為檢測主進(jìn)水閥上下游平壓的狀態(tài)，當(dāng)前普遍采用的方式為設(shè)置一個壓差開關(guān)，主進(jìn)水閥上、下游水壓力經(jīng)測壓水管接入壓差開關(guān)，當(dāng)上、下游水壓之差小于0.5 MPa時，壓差開關(guān)動作輸出平壓信號。

3 平壓信號異常原因分析

通常情況下，上下游平壓的壓差開關(guān)安裝位置較低，以方便日常維護(hù)。水質(zhì)較差時，壓差開關(guān)的測壓管路中易進(jìn)入少量泥沙。又因為普通壓力開關(guān)因為其內(nèi)部測壓管直徑較大，少量的細(xì)微泥沙不影響其正確動作，而壓差開關(guān)內(nèi)部的測壓軟管比普通壓力開關(guān)內(nèi)部的測壓軟管更細(xì)，直徑更小，所以當(dāng)少量細(xì)微泥沙進(jìn)入壓差開關(guān)測壓管后，容易在壓差開關(guān)內(nèi)部累積而堵塞測壓管，導(dǎo)致壓差開關(guān)不能正常動作。日常維護(hù)中發(fā)現(xiàn)，雨季時壓差開關(guān)更容易堵塞，主要原因就是經(jīng)過強降雨后，水庫水質(zhì)變得渾濁，管路中雜質(zhì)更多，更易造成堵塞。

4 平壓信號改造思路

思路一：考慮到壓差開關(guān)動作異常的主要原因是測壓管堵塞，因此想辦法解決水中存在雜質(zhì)的問題。首先在測壓管路上加裝精密過濾器，過濾細(xì)微的泥沙等雜質(zhì)，其次改變壓差開關(guān)的安裝位置，將其安裝在進(jìn)水壓力鋼管和主進(jìn)水閥的上方，以防止泥沙積淀。同時在日常維護(hù)工作中增加定期清洗壓差開關(guān)及測壓管路的維護(hù)項目。這種方法的優(yōu)點是不改變設(shè)計原理和控制程序，缺點一是沒有從根本上解決壓差開關(guān)動作異常的問題，二是施工的工作量較大，需改動管路，加裝過濾器等，另外需要定期清理過濾器以及定期清洗壓差開關(guān)，也增加了日常維護(hù)工作量。

思路二：考慮到上下游平壓的實質(zhì)是讓主進(jìn)水閥上游的水進(jìn)入主進(jìn)水閥下游，平壓后主進(jìn)水閥下游的水壓力與主進(jìn)水閥上游水壓力一樣。因此可以不用檢測主進(jìn)水閥上、下游的壓差，直接檢測主進(jìn)水閥的下游側(cè)壓力達(dá)到上游側(cè)壓力就可以了。即通過主進(jìn)水閥下游側(cè)壓力間接反映主進(jìn)水閥上、下游平壓情況。這種方式的優(yōu)點是摒棄了可靠性較差的壓差開關(guān)，而使用可靠性更高、環(huán)境適應(yīng)性更好的壓力開關(guān)，從根本上解決了壓差開關(guān)內(nèi)部測壓管路堵塞的問題，而且施工工作量小，只需將壓差開關(guān)更換壓力開關(guān)及封堵上游測壓管路，并修改主進(jìn)水閥控制程序。

比較以上兩種改造思路，第一種改造思路施工難度較大，同時增加了日常維護(hù)的工作量，未從根本上解決了壓差開關(guān)內(nèi)部測壓管路堵塞的問題；第二種改造思路不僅施工的工作量小，而且從根本上解決了壓差開關(guān)動作不可靠的問題。由此顯見思路二是較好的解決方案。

5 平壓信號改造施工過程

按照改造思路二擬定具體的施工方案后現(xiàn)場實施改造，具體改造過程如下：

（1）將主進(jìn)水閥原上、下游壓差開關(guān)拆除。

（2）在主進(jìn)水閥下游側(cè)測壓水管分流器上新接入一個壓力開關(guān)，該壓力開關(guān)用于替代主進(jìn)水閥原上、下游壓差開關(guān)。主進(jìn)水閥的原上、下游壓差開關(guān)的上游側(cè)測壓水管路用堵頭進(jìn)行封堵。

（3）使用主進(jìn)水閥原上、下游差壓開關(guān)的信號電纜，將新的壓力開關(guān)動作信號引至主進(jìn)水閥控制柜PLC中。新壓力開關(guān)的動作值參考上游水庫水位，取值可以比上庫水位最低時的壓力值稍低。

（4）在主進(jìn)水閥PLC中修改主進(jìn)水閥開啟邏輯：當(dāng)收到工作密封退出信號，且收到新的壓力開關(guān)動作信號，則判定主進(jìn)水閥上、下游平壓。邏輯示意圖如圖1所示：

圖1 主進(jìn)水閥上、下游平壓判斷邏輯

（5）改造工作完成后，進(jìn)行手動試驗?，F(xiàn)地手動退出主進(jìn)水閥工作密封，記錄主進(jìn)水閥下游側(cè)壓力值，檢查新的壓力開關(guān)動作情況，檢查主進(jìn)水閥PLC邏輯中上、下游平壓信號是否正確觸發(fā)。然后現(xiàn)地手動投入球閥工作密封，記錄球閥下游側(cè)壓力值，檢查新的壓力開關(guān)復(fù)歸情況，檢查PLC邏輯中主進(jìn)水閥上、下游平壓信號是否復(fù)歸。

（6）手動試驗無異常后，進(jìn)行自動開關(guān)主進(jìn)水閥試驗。遠(yuǎn)方開、關(guān)主進(jìn)水閥，確認(rèn)主進(jìn)水閥正常動作。

6 結(jié)語

通過分析蓄能電站主進(jìn)水閥上、下游平壓信號頻發(fā)缺陷的原因，以及研究蓄能電站主進(jìn)水閥上、下游平壓信號的實現(xiàn)邏輯，將判斷平壓是否的方式由直接測量主進(jìn)水閥上、下游壓差改為通過測量主進(jìn)水閥下游側(cè)壓力來間接判斷。經(jīng)過此次改造，在不提高自動化元器件自身可靠性的前提下， 通過改變思路，優(yōu)化邏輯，大大提高了主進(jìn)水閥自動運行的可靠性，且未減低其運行安全性。