李 濤

（江蘇沙河抽水蓄能發(fā)電有限公司，江蘇 溧陽(yáng) 213333）

1 概況

沙河抽水蓄能電站（簡(jiǎn)稱沙河電站）位于江蘇省溧陽(yáng)市天目湖旅游度假區(qū)，裝機(jī)容量為2×50 MW，在系統(tǒng)中的主要作用為調(diào)峰、調(diào)頻和緊急事故備用。采用法國(guó)ALSTOM公司制造的立軸單級(jí)混流可逆式水泵水輪機(jī)，發(fā)電機(jī)為三相立軸懸式空氣冷卻同步可逆式發(fā)電電動(dòng)機(jī)。設(shè)計(jì)年發(fā)電量1.82億kW·h，年抽水用電2.44億kW·h。

沙河電站現(xiàn)有2臺(tái)發(fā)電機(jī)組，每臺(tái)機(jī)組的調(diào)速器系統(tǒng)有2臺(tái)同類型壓油泵。壓油泵有連續(xù)、間斷、手動(dòng)3種工作方式，正常工作方式在間斷位置。2臺(tái)油泵設(shè)有主用、備用位置，1臺(tái)壓油泵在主用，另1臺(tái)壓油泵在備用。當(dāng)主用壓油泵出現(xiàn)故障或拒絕啟動(dòng)或啟動(dòng)后壓力仍低于定值時(shí)，另1臺(tái)備用壓油泵啟動(dòng)。壓力油罐設(shè)有自動(dòng)補(bǔ)氣裝置，氣源來自廠內(nèi)高壓氣系統(tǒng)補(bǔ)償貯氣罐。機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，壓力油罐壓力保持在6.5 MPa～7.1 MPa，油位保持在正常位置。當(dāng)油位升高時(shí)，自動(dòng)補(bǔ)氣閥動(dòng)作自動(dòng)補(bǔ)氣，達(dá)到正常油位后，補(bǔ)氣閥自動(dòng)關(guān)閉。此外，壓力油罐上還裝有安全閥，當(dāng)其壓力超過定值后，安全閥動(dòng)作，并且切斷自動(dòng)補(bǔ)氣電磁閥的電源；當(dāng)壓力降至定值以下，安全閥自動(dòng)復(fù)位。

2 調(diào)速器油泵異動(dòng)及改造情況

沙河電站原有調(diào)速器由法國(guó)ALSTOM設(shè)計(jì)、制造，自2002年投運(yùn)。因機(jī)調(diào)設(shè)備結(jié)構(gòu)布局不合理等原因，隨著設(shè)備運(yùn)行時(shí)間的增加，機(jī)調(diào)運(yùn)行穩(wěn)定性呈逐漸下降趨勢(shì)，給機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來一定的隱患。

2016年4月，公司成立攻關(guān)小組，著手對(duì)機(jī)調(diào)改造方案進(jìn)行研討；2016年8月，與長(zhǎng)江三峽能事達(dá)電氣股份有限公司簽訂機(jī)調(diào)改造承包合同；2017年5月5日～5月27日，1號(hào)機(jī)B修時(shí)進(jìn)行了1號(hào)機(jī)機(jī)調(diào)改造，對(duì)機(jī)調(diào)柜進(jìn)行了更換（主配壓閥、電液轉(zhuǎn)換器、電磁閥閥組均更換），油泵更換為西門子提供的整套壓油泵，并對(duì)相關(guān)管路進(jìn)行優(yōu)化，消除了改造前主閥控制電磁閥時(shí)有滲油的現(xiàn)象。經(jīng)觀察對(duì)比，改造后油泵啟動(dòng)間隔時(shí)間明顯加長(zhǎng)，大大減少了油泵啟停次數(shù)；2018年5月3日～5月24日，2號(hào)機(jī)B修期間，對(duì)機(jī)調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行了升級(jí)改造，油泵更換為西門子提供的整套壓油泵。此次升級(jí)改造利用了原系統(tǒng)主配壓閥、主隔離閥、電液轉(zhuǎn)換器等核心部件。檢修后觀察對(duì)比，油泵啟動(dòng)間隔時(shí)間由2017年同期36 min延長(zhǎng)為41 min；2020年3月17日～3月19日期間，由于2號(hào)機(jī)調(diào)速器主配壓閥漏油，對(duì)2號(hào)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的主配壓閥進(jìn)行了整體更換。

3 2016年～2021年期間調(diào)速器油泵運(yùn)行情況

通過圖1我們對(duì)2臺(tái)機(jī)組調(diào)速油泵近6年以來的啟動(dòng)間隔時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)：2016年2號(hào)機(jī)的啟動(dòng)間隔比1號(hào)機(jī)更長(zhǎng)；2017年5月份1號(hào)機(jī)調(diào)速器機(jī)調(diào)柜整體改造后，1號(hào)機(jī)調(diào)速器油泵啟動(dòng)間隔時(shí)間比2號(hào)機(jī)調(diào)速器油泵啟動(dòng)間隔時(shí)間長(zhǎng)；從2020年的平均數(shù)據(jù)來看，1號(hào)機(jī)單次間隔時(shí)長(zhǎng)為102.4 min，2號(hào)機(jī)單次間隔時(shí)長(zhǎng)為72.8 min，1號(hào)機(jī)油泵啟動(dòng)間隔時(shí)長(zhǎng)是2號(hào)機(jī)油泵啟動(dòng)間隔時(shí)長(zhǎng)的1.6倍左右。

圖1 調(diào)速器油泵啟動(dòng)間隔時(shí)間變化趨勢(shì)（2016年～2021年）

通過圖2我們對(duì)2臺(tái)機(jī)組調(diào)速器油泵近6年以來的運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)：1號(hào)機(jī)調(diào)速器油泵運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)從2016年的63.8 s逐年下降，2020年開始逐步穩(wěn)定在46 s左右；2號(hào)機(jī)調(diào)速器油泵運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)從2016年的36.8 s逐年上升，2019年開始逐步穩(wěn)定在48 s左右；2020年2臺(tái)機(jī)組調(diào)速器油泵運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)都在47 s左右；2021年1號(hào)機(jī)擴(kuò)大性A修對(duì)1號(hào)機(jī)調(diào)速器油泵運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)影響不明顯。

圖2 調(diào)速器油泵運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)變化趨勢(shì)（2016年～2021年）

通過圖3對(duì)1號(hào)機(jī)調(diào)速器油泵近6年以來的啟動(dòng)間隔和運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)：1號(hào)機(jī)調(diào)速器油泵的啟動(dòng)間隔以2017年5月1號(hào)機(jī)機(jī)調(diào)柜改造為分界點(diǎn)，機(jī)調(diào)改造后油泵啟動(dòng)間隔從改造前4月的23 min提升6月的107 min，增加了365%；經(jīng)過改造，調(diào)速器系統(tǒng)內(nèi)部漏油現(xiàn)象得到了很大程度的改善，調(diào)速器壓力油罐保壓能力也得到提升；改造后油泵運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)也逐步下降，逐漸穩(wěn)定在每次運(yùn)行45 s左右。

圖3 1號(hào)機(jī)調(diào)速器油泵運(yùn)行啟動(dòng)間隔時(shí)間曲線（2016年～2021年）

通過圖4對(duì)2號(hào)機(jī)調(diào)速器油泵近6年以來的啟動(dòng)間隔和運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)：2號(hào)機(jī)調(diào)速器在2018年5月也進(jìn)行了機(jī)調(diào)改造，但由于改造過程中仍然使用原調(diào)速器系統(tǒng)的主配壓閥、電液轉(zhuǎn)換器及電磁閥組，所以改造后的系統(tǒng)內(nèi)部漏油現(xiàn)象與改造前基本保持一致，所以2018年5月改造前后的啟動(dòng)間隔沒有明顯的變化。

圖4 2號(hào)機(jī)調(diào)速器油泵運(yùn)行啟動(dòng)間隔時(shí)間曲線（2016年～2021年）

2020年3月17日～3月19日期間，對(duì)2號(hào)機(jī)調(diào)速器主配壓閥進(jìn)行了更換。主配壓閥更換后，調(diào)速器系統(tǒng)內(nèi)漏現(xiàn)象得到了明顯改善，調(diào)速器油泵啟動(dòng)間隔從更換前2月的日均53 min，延長(zhǎng)到4月的日均103 min，間隔時(shí)長(zhǎng)增加了接近94%；同時(shí)期油泵的運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)呈現(xiàn)緩慢上升情況，機(jī)調(diào)改造后基本穩(wěn)定在每次運(yùn)行47 s左右。

通過圖5可以看出1號(hào)機(jī)調(diào)速器經(jīng)過機(jī)調(diào)柜的整體改造，特別是主配壓閥、電液轉(zhuǎn)換器和電磁閥的整套更換，調(diào)速系統(tǒng)油壓裝置保壓能力得到很大的改善，油泵的啟動(dòng)間隔從改造前平均22.3 min提升到改造后平均133 min，相當(dāng)于每次啟動(dòng)間隔延長(zhǎng)111 min。

圖5 1號(hào)機(jī)調(diào)速器機(jī)調(diào)柜改造前后油泵運(yùn)行間隔對(duì)比情況（取前后12個(gè)月）

通過圖6可以看出雖然2號(hào)機(jī)也進(jìn)行了機(jī)調(diào)柜的整體改造，但由于主配壓閥、電液轉(zhuǎn)換器和電磁閥依然使用原有部件，所以閥組內(nèi)漏情況與原有機(jī)調(diào)裝置基本一致，油壓裝置保壓能力與改造前沒有明顯變化，油泵的啟動(dòng)間隔改造后的前4個(gè)月得到一定程度的延長(zhǎng)，但從第5個(gè)月開始，和原有間隔情況基本一致。2020年3月17日～3月19日期間，對(duì)2號(hào)機(jī)調(diào)速器主配壓閥進(jìn)行了更換。通過圖7對(duì)2號(hào)機(jī)主配壓閥更新前后6個(gè)月的油泵啟停間隔進(jìn)行分析，我們可以看出在主配壓閥更新后，油泵啟動(dòng)間隔時(shí)間延長(zhǎng)了接近1倍。

圖6 2號(hào)機(jī)調(diào)速器機(jī)調(diào)柜改造前后油泵運(yùn)行間隔對(duì)比情況（取前后12個(gè)月）

圖7 2號(hào)機(jī)調(diào)速器主配壓閥更新前后油泵運(yùn)行間隔對(duì)比（取2020年3月前后6個(gè)月）

另外通過2臺(tái)機(jī)油泵運(yùn)行間隔和氣溫曲線，我們發(fā)現(xiàn)，啟動(dòng)間隔每年冬季相對(duì)較長(zhǎng)，夏季又會(huì)逐漸縮短，可以看出氣溫和啟停間隔時(shí)長(zhǎng)成反比。這是因?yàn)槎練鉁剌^低時(shí)，透平油粘度增大，油的流動(dòng)性變差，調(diào)速器系統(tǒng)內(nèi)部的內(nèi)漏會(huì)變小，油壓裝置保壓效果處于較好狀態(tài)，調(diào)速器油泵啟動(dòng)間隔變長(zhǎng)；當(dāng)夏季氣溫較高時(shí)，透平油粘度變小，油的流動(dòng)性變好，調(diào)速器系統(tǒng)內(nèi)部的內(nèi)漏會(huì)變大，油壓裝置保壓效果會(huì)比冬季差，相應(yīng)的調(diào)速器油泵啟動(dòng)間隔變短。

通過上述分析，可以發(fā)現(xiàn)，影響調(diào)速器油泵啟停間隔變化的主要原因有以下2個(gè)方面：

（1）調(diào)速器系統(tǒng)的保壓能力。在機(jī)組均處于相同工況的情況下，主要體現(xiàn)在調(diào)速系統(tǒng)相關(guān)管路及接頭是否存在密封損壞漏油的現(xiàn)象，主配壓閥、電液轉(zhuǎn)換器、電磁閥等相關(guān)閥組是否存在老化、內(nèi)部漏油情況。

（2）氣溫的變化和調(diào)速器油泵啟停間隔成反比。氣溫高，間隔時(shí)間會(huì)變短；氣溫低，間隔時(shí)間會(huì)加長(zhǎng)。因?yàn)闅鉁貢?huì)導(dǎo)致透平油的粘度出現(xiàn)變化，冬季粘度變大，油壓下降變慢，夏季粘度變小，油壓下降變快?？梢哉f，在其他條件相同的情況下，溫度的變化是調(diào)速器油泵啟停間隔變化的主要原因。

4 設(shè)備系統(tǒng)保障安全運(yùn)行建議

通過上述分析，我們可以看出影響油泵啟停變化的主要原因是溫度和相關(guān)閥組是否存在內(nèi)漏情況。因此我們建議：

（1）結(jié)合目前的設(shè)備現(xiàn)狀分析，可以看出2號(hào)機(jī)調(diào)速器系統(tǒng)的內(nèi)漏情況比1號(hào)機(jī)嚴(yán)重，這就導(dǎo)致了2號(hào)機(jī)調(diào)速器油泵啟停較1號(hào)機(jī)更加頻繁，最主要的原因是2號(hào)機(jī)除主配壓閥外的其他閥組均未更新。建議結(jié)合檢修，對(duì)2號(hào)機(jī)調(diào)速器系統(tǒng)內(nèi)電液轉(zhuǎn)換器、電磁閥等進(jìn)行更新，減少內(nèi)漏。

（2）針對(duì)調(diào)速器系統(tǒng)的運(yùn)行情況，制定調(diào)速器系統(tǒng)相關(guān)閥組更換年限，定期對(duì)達(dá)到更換年限的相關(guān)閥組進(jìn)行更新，避免由于部件老化造成設(shè)備發(fā)生故障。

（3）通過調(diào)整計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置，增加調(diào)速器油泵啟停間隔的數(shù)據(jù)，方便運(yùn)行人員的日常監(jiān)視和運(yùn)行分析，可以更好地對(duì)調(diào)速器系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行監(jiān)視，及早發(fā)現(xiàn)并消除事故隱患。

（4）加強(qiáng)對(duì)調(diào)速器以及相關(guān)油管路運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)的溫度測(cè)量和記錄，方便運(yùn)行分析，使結(jié)論更加準(zhǔn)確。