李 濤，潘 鈺

（江蘇沙河抽水蓄能發(fā)電有限公司，江蘇 溧陽 213333）

1 概況

沙河抽水蓄能電站（簡稱沙河電站）位于江蘇省溧陽市天目湖旅游度假區(qū)，裝機容量為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ALSTOM公司制造的立軸單級混流可逆式水泵水輪機，發(fā)電機為三相立軸懸式空氣冷卻同步可逆式發(fā)電電動機。設計年發(fā)電量1.82億kW·h，年抽水用電2.44億kW·h。

為了保證廠房各部分滲漏水的排放，沙河電站在廠房集水井內(nèi)設置了3臺滲漏水泵（潛水泵），具體參數(shù)詳見表1，其中1號、2號滲漏水泵共用1根出水管，3號滲漏水泵單獨使用1根出水管將水排至廠房東側(cè)的排水溝內(nèi)。

表1 沙河電站滲漏水泵參數(shù)表

1.1 滲漏水泵控制功能

（1）3臺滲漏水泵獨立電源供電，分別設有電源空氣開關。

（2）3臺滲漏水泵各有“自動”“手動”“停止”3種運行方式，在自動運行方式時，水泵自動輪換主、備用。

（3）PLC工作電源取自1號、2號滲漏水泵操作電源，能自動切換。由PLC根據(jù)集水井的水位控制各臺水泵工作狀態(tài)，通過RS485串接口向3LCU傳送所有信息，但也保留幾個重要信息同時向3LCU送開關量。

（4）浮球液位控制器和液位變送器構(gòu)成雙重監(jiān)視，保證集水井的正常水位。

（5）電動機采用軟啟動器，保證滲漏水泵的啟動穩(wěn)定和廠用電系統(tǒng)穩(wěn)定。

1.2 控制水位介紹

滲漏水泵工作泵啟動水位為：-13.5 m高程；滲漏水泵備用泵啟動并報警水位為：-13.00 m高程；滲漏集水井高水位報警：-12.50 m高程；滲漏水泵停泵水位為：-16.00 m高程。

1.3 集水井布置及來水情況

沙河電站集水井布置見圖1和圖2，集水井底板高程-18.00 m，泵坑底高程-20.00 m，蝸殼層地面高程-11.5 m。集水井底面積27 m2，寬2.7 m?？?cè)莘e：180 m3，其中泵坑容積9 m3。

圖1 滲漏集水井布置圖

圖2 滲漏集水井平面圖

滲漏集水井有以下來水：

（1）從▽-11.88 m高程排水溝（500 mm×300 mm）直接排入的水。

（2）從▽-12.50 m高程1號、2號機轉(zhuǎn)輪室回水排氣管（DN125）排入的水。

（3）從▽-12.726 m高程排水溝（500 mm×300 mm）排水管（DN200）排入的水。

（4）從▽-13.00 m高程技術供水濾水器排污總管排入的水。

2 沙河電站滲漏水泵運行情況

（1）2016年1月～4月，滲漏水泵啟動次數(shù)均保持在日14次以上。

（2）2016年4月12日～24日，1號機組在C級檢修中進行了中軸套漏水處理、異音檢查處理，5月又對1號滲漏水泵進行了更新（1號泵電機2016年3月燒損），2016年6月，滲漏水泵日均啟動次數(shù)下降至13次以下。

（3）在2017年5月5日～27日的1號機B修期間，對1號機導葉中軸套密封進行了更換。2017年6月，滲漏水泵日均啟動次數(shù)從檢修前的12次降至8.6次；2017年6月至2018年6月，日均啟動次數(shù)一直保持在個位數(shù)。

（4）2018年7月，滲漏水泵日均啟動次數(shù)超過10次，隨后日均啟動次數(shù)開始逐步上升。

（5）2018年12月，滲漏水泵日均啟動次數(shù)超過11次，隨后2018年12月至2019年11月，日均啟動次數(shù)一直在11～12次區(qū)間內(nèi)。

（6）2019年12月，滲漏水泵日均啟動次數(shù)超過12次，隨后啟動次數(shù)增加趨勢加快。

（7）2020年1月，滲漏水泵日均啟動次數(shù)超過13次；2020年2月，日均啟動次數(shù)超過14次；2020年7月，日均啟動次數(shù)超過15次；2020年9月，日均啟動次數(shù)超過16次。

（8）2021年1號機A修前，日均啟動次數(shù)從9次到10次共經(jīng)歷了10個月（2017.10～2018.07），10次到11次經(jīng)歷了6個月（2018.07～2018.12），11次到12次經(jīng)歷了13個月（2018.12～2019.12），12次到13次經(jīng)歷了1個月（2019.12～2020.01），13次到14次經(jīng)歷了1個月（2020.01～2020.02），14次到15次經(jīng)歷了6個月(2020.02～2020.07)，之后日均啟動次數(shù)均為15～16次之間（2020.07～2021.02），從圖3可以看出，滲漏水泵日均啟動次數(shù)增加的速率逐漸變快。

圖3 滲漏水泵日均啟動次數(shù)增加速率圖

（9）2021年3月16日至6月6日1號機進行了A級檢修，過程中對1號機導葉進行了打磨處理，導葉軸套進行了更換。2021年6月，滲漏排水泵日均啟動次數(shù)由檢修前的16次左右降至檢修后的8次左右，修后3個月每月的日均啟動次數(shù)為7次左右。

圖4 2016年～2021年滲漏排水泵年平均啟動次數(shù)曲線

3 滲漏水泵運行情況分析

3.1 3臺滲漏水泵運行時長變化情況

通過圖5對2019年6月至2021年1月期間3臺滲漏水泵單次運行時長進行分析比較，可以發(fā)現(xiàn)3臺水泵在這期間的運行時長均有了不同程度的增加，通過圖5的曲線可以發(fā)現(xiàn)，3臺水泵的時長增長趨勢比較一致，均呈現(xiàn)緩慢上升的趨勢。將2021年1月和2019年6月的數(shù)據(jù)進行比較，發(fā)現(xiàn)1號泵運行時長增加了32.66%，2號泵運行時長增加了34.54%，3號泵運行時長增加了31.87%，3臺水泵運行時長的增加趨勢比較一致，從這一點也可以看出3臺水泵的運行效率情況沒有出現(xiàn)特別大的變化，運行時長增加的主要原因還是集水井進水量的增加。

圖5 3臺滲漏水泵平均運行時長變化趨勢（2019.6～2021.1）

3.2 集水井進水量估算

（1）根據(jù)集水井圖紙相關參數(shù)計算，集水井底面積27 m2，每次抽水的高程為2.5 m（-13.5 m高程啟動，-16.00 m高程停泵），不考慮排水泵抽水過程中匯入集水井的滲漏水，則每次水泵運行抽水體積約為27×2.5=67.5 m3；2017年6月平均每天啟泵8.6次，每天抽水為8.6×67.5=580.5 m3，即每天廠房的滲漏水量大約在580.5 m3；2020年9月平均每天啟泵16.3次，每天抽水16.3×67.5=1 100 m3，即每天廠房的滲漏水量大約在1 100 m3。由于滲漏水泵抽水過程中仍有水流向集水井，因此每次抽水的體積將大于67.5 m3，需要加一個修正系數(shù)，即：2017年6月平均每天實際抽水為580.5×（24+3.51）/24=665 m3，2020年9月平均每天實際抽水為1 100.25×（24+8.58）/24=1 494 m3。2020年9月與2017年6月相比較，廠房滲漏水每天增加了約829 m3，增長率124.5%。

（2）經(jīng)統(tǒng)計，3號滲漏水泵運行時間約占27.5%，1號、2號滲漏水泵運行時間約占72.5%。2017年6月日均排水量約為3.51×0.725×150+3.51×0.275 ×230=604 m3；2020年9月滲漏水泵日均運行時長為8.58 h，日均排水量約為8.58×0.725×150+8.58 ×0.275×230=1 476 m3。2020年9月 與2017年6月相比較，廠房滲漏排水量每天增加了約872 m3，增長率144.4%。

通過上述兩種估算方法，可以看出滲漏水量基本一致。

4 滲漏水泵運行時長變化原因分析

綜上所述，近年來3臺滲漏水泵運行均正常，運行時長增長趨勢基本一致，未見由于明顯的效率下降而導致其啟動次數(shù)的遞增；滲漏水泵啟動次數(shù)的增加主要原因是廠房各處滲漏水逐年加大，特別是2021年擴大性A修前，機組各過流部件（尤其是1號機導葉軸套）伴隨著運行年限的增加，密封逐漸老化，漏水量逐步增加。

特別需要注意的是2015年1月8日1號機水車室出現(xiàn)異音，組織相關人員檢查后初步分析疑為4號導葉軸套密封不嚴密漏氣所致；2016年4月12日～24日，1號機C修過程中，曾對中軸套進行了檢查，發(fā)現(xiàn)部分導葉中軸套有漏水現(xiàn)象，但由于檢修時間不夠的原因，未能全面處理工作密封，此次檢查處理后滲漏水泵日均啟動次數(shù)有了一定的下降（見表2）。

表2 2016年4月檢修前后滲漏水泵啟動次數(shù)對比表

2017年5月1號機B修期間，對1號機導葉中軸套密封進行過一次專項處理（更換了工作密封），通過檢修前后滲漏水泵日均啟動次數(shù)和運行時長的比較，可以發(fā)現(xiàn)，對導葉中軸套工作密封進行更換后，效果非常明顯，滲漏水泵日均啟動次數(shù)從檢修前的約12次降至9次左右（見表3）。

表3 2017年5月檢修前后滲漏水泵啟動次數(shù)對比表

由于近兩年的檢修不具備對導葉軸套進行詳細檢查和徹底處理的條件，所以均未專門針對導葉中軸套進行處理。隨著1號機的持續(xù)運行，2017年5月處理過后的工作密封逐漸老化，1號機組水車室異音現(xiàn)象一直存在，滲漏水泵日均啟動次數(shù)也逐步攀升至日均16次。

2021年3月16日～6月7日，1號機擴大性A修期間對1號機導葉進行了打磨處理，導葉軸套進行了更換。可以發(fā)現(xiàn)處理后效果非常明顯，滲漏排水泵日均啟動次數(shù)由檢修前的16次左右降至檢修后的8次左右（見表4）。

表4 2021年擴大性A修前后滲漏水泵啟動次數(shù)對比表

5 保障設備系統(tǒng)安全運行建議

從近幾年滲漏水泵每日啟停次數(shù)數(shù)據(jù)分析，結(jié)合近年來的設備狀況，特別是1號機水車室異音出現(xiàn)的時間和滲漏水泵日均啟動次數(shù)增加的時間有重合現(xiàn)象，2016年4月和2017年5月兩次對1號機導葉中軸套進行處理后，滲漏水泵的日均啟動次數(shù)均出現(xiàn)了明顯下降，可以初步判斷由于1號機導葉中軸套漏水量增加導致滲漏集水井進水量增大，是導致滲漏水泵日均啟動次數(shù)逐年遞增的主要原因。2021年擴大性A修過程中對1號機導葉軸套更換之后，滲漏水泵的啟動次數(shù)明顯下降，可證明判斷的正確性。針對目前存在的問題和設備狀況，建議從以下兩個方面改進。

（1）對3臺滲漏水泵出水管路加裝流量裝置，并將相關參數(shù)接入上位機，方便運行過程中實時監(jiān)控，也可以強化對于整個廠房滲漏水量的動態(tài)監(jiān)控，確保水泵始終運行在最佳工況，也利于在水泵出現(xiàn)效率下降情況時及時發(fā)現(xiàn)并進行處理。

（2）機組檢修期間，對排至集水井的各路滲漏水管路進行梳理，具備條件的管路可以考慮加裝流量裝置，并將相關參數(shù)接入上位機，實現(xiàn)廠房滲漏水的實時動態(tài)監(jiān)控，可以盡早發(fā)現(xiàn)設備異?，F(xiàn)象，確保消除事故于萌芽狀態(tài)。