龍灘水電站生產(chǎn)水廠運(yùn)行管理

劉大功

龍灘水電站生產(chǎn)水廠運(yùn)行管理

劉大功

（中國(guó)水利水電第七工程局安裝分局，四川 彭山 620860）

闡述了水廠在運(yùn)行管理過程中遇到的一些嚴(yán)重影響水廠正常供水的問題，為此采取了一些科學(xué)、有效的措施，順利解決了問題，保證了龍灘水電站大壩主體工程單倉日澆筑15816 m3混凝土的供水量。希望對(duì)水廠設(shè)計(jì)和運(yùn)行同行有所幫助。

龍灘水電站；大壩工程；生產(chǎn)水廠；自動(dòng)控制

龍灘水電站位于紅水河上游的廣西天峨縣境內(nèi)，距縣城15km，是紅水河流域梯級(jí)電站開發(fā)中的骨干工程。龍灘水電站主要由大壩、地下發(fā)電廠房和通航建筑物3大部分組成。

為了保證龍灘水電站混凝土澆筑進(jìn)度和質(zhì)量，專門建造了一個(gè)供龍灘水電站生產(chǎn)用水的龍灘水電站生產(chǎn)水廠，生產(chǎn)水廠供水原理如圖1所示。

圖1 生產(chǎn)水廠供水原理

生產(chǎn)水廠為兩級(jí)泵站，總揚(yáng)程為170m，生產(chǎn)水廠水位高程為218.690m，設(shè)為右岸水廠正常取水位。取水泵為4臺(tái)單機(jī)流量為1000m3/h的0.4kV自藕式潛水臺(tái)，經(jīng)過高程255水池和高程322水池，供水到高程為422水池中。供水泵為4臺(tái)單機(jī)流量1000m3/h的10kV臥式水泵。由高程422水池供龍灘電站大壩施工用水。設(shè)計(jì)供水能力為3000m3/h，采用自動(dòng)控制。

設(shè)計(jì)年度供水量和實(shí)際供水量如表1。

表1 設(shè)計(jì)年度供水量和實(shí)際供水量

1 生產(chǎn)水廠運(yùn)行管理

（1）安全操作管理。編制了安全工作規(guī)程、運(yùn)行規(guī)程和工作票、操作票、交接班制度、巡回檢查制度、定期試驗(yàn)和輪換制度等有關(guān)規(guī)程和制度，定期進(jìn)行安全檢查、設(shè)備運(yùn)行安全分析和處理，保證了設(shè)備的安全運(yùn)行。

（2）設(shè)備檢修管理。包括機(jī)電主設(shè)備和輔助設(shè)備的維護(hù)、監(jiān)測(cè)、大小修計(jì)劃的安排，施工管理及技術(shù)檔案、技術(shù)資料的建檔等管理工作。設(shè)備檢修，是保持設(shè)備狀況完好，保證安全生產(chǎn)必要的條件。堅(jiān)持預(yù)防為主、安全第一、質(zhì)量第一的方針，按照應(yīng)修必修、修必修好的原則，有計(jì)劃地進(jìn)行設(shè)備檢修。

（3）崗位技術(shù)培訓(xùn)。提高水廠各崗位運(yùn)行值班人員的技術(shù)素質(zhì)，達(dá)到熟悉設(shè)備、系統(tǒng)及其基本原理，熟悉操作和事故處理，熟悉本崗位的規(guī)程和制度，能正確地進(jìn)行操作和分析運(yùn)行狀況，能及時(shí)地發(fā)現(xiàn)故障和排除故障，能掌握一般的維護(hù)技能等“三熟三能”基本功，保證每一個(gè)值班人員都能勝任本崗位的運(yùn)行操作、設(shè)備監(jiān)控、巡回檢查和事故處理。

2004年1月1日正式接手水廠運(yùn)行管理，2004年實(shí)際供水量已達(dá)214.8萬m3，約為計(jì)劃量的6倍。年底就開始多次出現(xiàn)設(shè)備故障影響了供水，并且直接影響了大壩施工，甚至造成了大壩停倉，直接影響到龍灘水電站是否能如期完工，后果十分嚴(yán)重。為了保證生產(chǎn)水廠安全供水，必須盡快找出原因，提出解決問題的辦法。

2 設(shè)備故障分析及解決方法

2.1 主要設(shè)備故障

第一高壓開關(guān)柜的操作機(jī)構(gòu)彈簧扣脫落，更換后繼續(xù)使用。第二真空斷路器動(dòng)觸頭磨損，導(dǎo)致電流過大，出現(xiàn)了過流跳閘，也只有更換，且動(dòng)靜觸頭同時(shí)更換，費(fèi)用較高。此次真空斷路器跳閘正是大量用水之時(shí)的中午，立刻進(jìn)行緊急檢修，檢修耗時(shí)達(dá)4h之久，造成停倉。事后為了引起重視，對(duì)此次故障進(jìn)行了原因分析。

2.2 故障原因分析

（1）原設(shè)計(jì)5年供水總量為605萬m3（招標(biāo)文件上要求），實(shí)際第1年供水量已達(dá)214.8萬m3，為計(jì)劃的6倍，根據(jù)供水量推測(cè)已到設(shè)備使用期的80%了。

（2）自動(dòng)抽水啟動(dòng)太頻繁，由于蓄水池容量太小，設(shè)計(jì)只有3000 m3，為了保證供水的安全，自動(dòng)設(shè)計(jì)中當(dāng)用水量?jī)H為水池的1/3時(shí)就得開機(jī)，2/3時(shí)就得停機(jī)，設(shè)備休息時(shí)間僅有10～20min又要啟動(dòng)運(yùn)行。雖然10kV開關(guān)為軟啟動(dòng)，潛水泵為變頻啟動(dòng)，但仍引起開關(guān)及設(shè)備沖擊和設(shè)備運(yùn)行休息時(shí)間間隔較短，使設(shè)備一直處在過熱狀態(tài)，引起的設(shè)備事故也增多。如該工程蓄水池太小，同時(shí)又過分保守設(shè)計(jì)，當(dāng)高程422水位下降到只有1/3時(shí)啟泵供水，當(dāng)水位升至2/3停泵，由于蓄水池太小啟停次數(shù)多，必然引起設(shè)備啟停次數(shù)增多。故障分析結(jié)果表明：由于自動(dòng)控制系統(tǒng)中，設(shè)備啟停運(yùn)行太頻繁，造成設(shè)備過熱，是設(shè)備故障產(chǎn)生的主要原因。

2.3 解決辦法

改變自動(dòng)控制啟動(dòng)時(shí)間，增長(zhǎng)間隔時(shí)間，增長(zhǎng)設(shè)備休息時(shí)間。根據(jù)施工計(jì)劃在2005年和2006年這兩個(gè)高峰年用水量約1500萬m3（后來實(shí)際用數(shù)也接近），后期的用水量也較大，由于設(shè)備已達(dá)到設(shè)備使用期的80%了，最好的辦法是更換設(shè)備，但存在兩個(gè)問題：第一更換設(shè)備必造成停水，會(huì)影響施工進(jìn)度；第二費(fèi)用太高。故更換設(shè)備的方案被否。

龍灘水電站生產(chǎn)水廠自動(dòng)控制設(shè)計(jì)的目的是為了減少運(yùn)行人員，原則上減少了費(fèi)用支出，但自動(dòng)控制在出現(xiàn)了上述問題的同時(shí)還存在另一些問題。

自動(dòng)控制抽水設(shè)置了巡視人員，當(dāng)自動(dòng)啟動(dòng)時(shí)，巡視人員不能準(zhǔn)確觀察到設(shè)備啟動(dòng)是否有異?，F(xiàn)象，檢修時(shí)就缺少了針對(duì)性，對(duì)設(shè)備的檢修保養(yǎng)和維護(hù)作用不大。于是改用人工操作，每班增加兩人，開機(jī)前，一人留在疑似有問題的設(shè)備旁邊監(jiān)護(hù)，在設(shè)備啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)觀察水泵及開關(guān)柜等設(shè)備的運(yùn)行情況，同時(shí)注意設(shè)備啟動(dòng)的聲音，查看監(jiān)控?cái)?shù)字的變化，一旦發(fā)現(xiàn)問題可以及時(shí)進(jìn)行更換、檢修，從而做到把事故處理在萌芽狀態(tài)。

為了保證下一步的供水，有針對(duì)地對(duì)一些設(shè)備進(jìn)行檢修。潛水泵的變頻啟動(dòng)柜出現(xiàn)的故障較多，由于變頻啟動(dòng)柜與潛水泵不配套，比實(shí)際功率小，雖然調(diào)到只有潛水泵額定功率的80%，變頻啟動(dòng)柜仍然發(fā)熱甚至溫度過高而導(dǎo)致停機(jī)。因此增設(shè)了電風(fēng)扇，以期達(dá)到快速降溫（但在2005年初已開始進(jìn)入混凝土澆筑高峰期，用水量相當(dāng)大，啟動(dòng)頻繁和運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，增加了電風(fēng)扇仍不能解決變頻啟動(dòng)柜過熱的問題）。減少高壓開關(guān)柜啟停次數(shù)，一臺(tái)高壓開關(guān)啟動(dòng)一次運(yùn)行時(shí)間延長(zhǎng)，同時(shí)休息時(shí)間也較長(zhǎng)，改變?cè)瓉碜詣?dòng)控制的頻繁輪換啟動(dòng)。經(jīng)過半年人工操作的運(yùn)行，故障減少了。

此后，自動(dòng)控制改為人工操作的運(yùn)行方式。相應(yīng)地變換422水池的水位計(jì)，增加了水池水位顯示器，能清楚觀看到水位的變化，也改變了超聲波流量計(jì)紅外線水位計(jì)，根據(jù)水池的水位，人工控制抽水時(shí)間。抽水改為人工操作，運(yùn)行人員的任務(wù)是觀察水位的變化，當(dāng)水位下降到3/4～5/6時(shí)開機(jī)，減少開機(jī)次數(shù)。整個(gè)水廠僅增加了4個(gè)運(yùn)行人員，一些小故障在當(dāng)班就解決了，較大的問題單獨(dú)進(jìn)行處理，重大問題就放在空閑時(shí)或與施工調(diào)度進(jìn)行協(xié)調(diào)停水1天或1夜處理。雖然運(yùn)行人工費(fèi)1年增加了約5萬元，但設(shè)備維修費(fèi)卻減少了，也節(jié)約了電費(fèi)。最重要的是水廠安全運(yùn)行得到了保證。

3 水廠運(yùn)行維護(hù)過程中的新問題及解決方案

3.1 倒虹管進(jìn)入空氣的解決方案

取水口缺少水位報(bào)警設(shè)施，如果水位下降至倒虹吸管無法正常取水時(shí)也無從知曉。當(dāng)4臺(tái)取水泵還在同時(shí)取水時(shí)容易造成空氣進(jìn)入倒虹吸管。由于抽水量大，超過設(shè)計(jì)值，所以在枯水期，常常由于水量不足而出現(xiàn)空氣進(jìn)入倒虹吸管，從而導(dǎo)致供水中斷。

故障處理：起初采用真空泵抽氣，由于倒虹吸管采用的是DN600鋼管，也較長(zhǎng)，體積較大，每次處理時(shí)間都在3h以上，特別是龍灘4、5月氣溫已較高了，若停水3h對(duì)混凝土澆筑的影響非常大。

如果關(guān)閉倒虹吸管的閥門，把取水池的水灌滿，然后打開閥門利用水位差使取水池的倒灌倒虹吸管，這樣就可使倒虹吸管中的空氣排出。于是就利用高程255清水池將檢修排水引出至取水池，引出管采用DN200鋼管。導(dǎo)通倒虹吸管只須半小時(shí)。此法可以用于導(dǎo)通任何進(jìn)了空氣的倒虹吸管。

3.2 河流斷流處理方案

由于龍灘生產(chǎn)水廠設(shè)置在大壩下游，下閘蓄水時(shí)導(dǎo)致紅水河斷水10d左右，如果停產(chǎn)10d，代價(jià)太大；若在上游設(shè)置一個(gè)水廠，需要700～800萬元，這個(gè)投入也太大。

雖然下閘后龍灘斷流時(shí)間為4～22d，但紅水河中的水位仍保持在216m 以下，倒虹吸管已露出，根本無法供水，但河床有水，如果把取水點(diǎn)向河心延伸即可以取水。

（1）水泵。由于虹吸管已露出根本無法供水，水廠所有供水全部由水泵供水（即供水量為2000m3/h），為了與水廠的潛水泵相配套，建議采購與水廠的潛水泵相同的潛水泵2臺(tái)（這樣當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)方便更換），并從現(xiàn)水廠中的4臺(tái)潛水泵中抽取1臺(tái)為備用。

（2）電源。電源考慮從水廠的備用10kV線路上取用，采用高壓電纜跨過公路引至加藥車間，在加藥車間附近安裝1臺(tái)S9-8000/10變壓器供水泵用電。

（3）采用浮排固定潛水泵，潛水泵與浮排隨水位升降，出水口采用DN300高壓埋線管（4m×9m）經(jīng)過止回閥與鋼管相連接。高壓埋線管（軟管）上綁扎油桶以減少高壓埋線管中抽水時(shí)的重量產(chǎn)生對(duì)浮排的拉力。浮排由2排油桶用腳手架固定組裝，在中間留有潛水泵吊孔。潛水泵上制作一個(gè)人字架以方便潛水泵吊入后升降。浮排在現(xiàn)場(chǎng)組裝，完成后吊入水中。

（4）主管制安：采用DN500鋼管，在鋼管與高壓埋線管間安裝止回閥以防止水壓對(duì)高壓埋線管及潛水泵的沖擊。為了減小洪水對(duì)DN500鋼管的沖擊，擬每5～10m澆筑一個(gè)鎮(zhèn)墩，并用插筋固定，插筋入土不小于0.5m。

（5）電源電纜：主電源采用采用VLV22-3× 240+1×120電纜，控制電纜采用VV-5×2.5。

（6）浮排固定：①防止現(xiàn)階段水流對(duì)浮排的沖擊，可用Φ16鋼絲繩通過導(dǎo)向滑輪固定在潛水泵取水池。②防止洪水來時(shí)，浮排來不及撤離，采用卷揚(yáng)機(jī)固定，隨著水位的上升將浮排拉到岸側(cè)。卷揚(yáng)機(jī)固定在廣西局拌和站255平臺(tái)附近，考慮到在大暴雨中操作的防水性，增加了1個(gè)防雨工棚。

4 結(jié) 語

在自動(dòng)化控制設(shè)備的運(yùn)行中，現(xiàn)場(chǎng)或技術(shù)管理人員應(yīng)掌握設(shè)備的基本原理和操作規(guī)程，才能有效地解決運(yùn)行工作中難以避免的突發(fā)性故障；管理人員或技術(shù)人員要從經(jīng)濟(jì)、安全的角度做出科學(xué)的分析，在分析中發(fā)現(xiàn)問題并提出合理的解決辦法。

10.3969/j.issn.1008-1305.2014.03.013

TU991.6

B

1008-1305（2014）03-0038-03

劉大功（1971年-），男，工程師。