尾水管水位浮子故障對(duì)調(diào)相開機(jī)的影響

陳小強(qiáng)

（華東桐柏抽水蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 天臺(tái) 317200）

尾水管水位浮子故障對(duì)調(diào)相開機(jī)的影響

陳小強(qiáng)

（華東桐柏抽水蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 天臺(tái) 317200）

抽水蓄能機(jī)組抽水前需先運(yùn)行至抽水調(diào)相工況，該過(guò)程需要對(duì)轉(zhuǎn)輪室進(jìn)行壓水，本文逐一分析了4個(gè)水位浮子故障對(duì)機(jī)組調(diào)相開機(jī)的影響。

壓水補(bǔ)氣；水位浮子；抽水調(diào)相

1　引言

華東桐柏抽水蓄能電站是一座日調(diào)節(jié)純抽水蓄能電站，安裝4臺(tái)單機(jī)容量為300MW的立軸混流可逆式單級(jí)水泵水輪機(jī)發(fā)電電動(dòng)機(jī)組。平均年發(fā)電量21.18億kW·h，年抽水用電量28.13億kW·h，起著填谷、調(diào)頻、調(diào)相和事故備用等作用。

桐柏電站機(jī)組投運(yùn)以來(lái)，機(jī)組尾水管4個(gè)水位浮子時(shí)常發(fā)生故障，更換過(guò)多次，對(duì)夜間抽水計(jì)劃產(chǎn)生了一定的影響，所以有必要分析機(jī)組尾水管哪些水位浮子故障會(huì)對(duì)抽水調(diào)相開機(jī)產(chǎn)生影響。

2　調(diào)相開機(jī)流程

機(jī)組抽水調(diào)相開機(jī)壓水過(guò)程分壓水階段和壓水保持階段，具體流程為：

（1）壓水階段，滿足壓水條件后，打開轉(zhuǎn)輪室壓水閥15 s，然后關(guān)閉壓水閥；

（2）再次打開壓水閥進(jìn)行壓水，當(dāng)尾水水位高和太高信號(hào)都消失，或者水位已經(jīng)到達(dá)低位或太低位后，關(guān)閉壓水閥。

（3）進(jìn)入壓水保持階段，由于氣體的流失，尾水水位會(huì)緩慢上升，當(dāng)水位高或者太高信號(hào)發(fā)出后，立即打開壓水補(bǔ)氣閥進(jìn)行補(bǔ)氣，補(bǔ)氣至水位低時(shí)延遲60 s關(guān)閉補(bǔ)氣閥，如果到了水位太低位則無(wú)延遲立即關(guān)閉補(bǔ)氣閥。圖1是4個(gè)水位浮子安裝位置圖。

3　尾水管水位浮子故障對(duì)調(diào)相開機(jī)影響的分析

4個(gè)水位浮子一般只會(huì)出現(xiàn)1個(gè)故障，2個(gè)及2個(gè)以上浮子同時(shí)故障的概率非常低，所以我們只考慮1個(gè)水位浮子故障對(duì)抽水調(diào)相開機(jī)的影響。

首先分析壓水過(guò)程，正常情況下，抽水調(diào)相開機(jī)壓水前尾水管充滿水，所以水位高浮子和水位太高浮子都有信號(hào)反饋，而水位低浮子和水位太低浮子都無(wú)信號(hào)反饋。在壓水過(guò)程中，水位浮子出現(xiàn)故障，主要體現(xiàn)為3類：①尾水水位壓下去后水位高或水位太高信號(hào)不能復(fù)歸；②水位已經(jīng)到低或太低位置時(shí)無(wú)信號(hào)反饋；③水位信號(hào)抖動(dòng)。

機(jī)組壓水過(guò)程中與水位有關(guān)的是第3步流程，見圖2。第3步流程結(jié)束后進(jìn)入第4步流程，第4步流程為立即關(guān)閉調(diào)相壓水閥。所以第3步流程的反饋信號(hào)就是關(guān)閉調(diào)相壓水閥的條件。由此從邏輯圖中可以看出，調(diào)相壓水閥關(guān)閉的條件有2條，①?zèng)]有水位高和太高信號(hào)，②存在水位低或者水位太低信號(hào)，兩個(gè)條件為與或條件。

分析邏輯可以得出以下4個(gè)結(jié)論：

（1）水位低和太低只要有一個(gè)正常發(fā)出信號(hào)，壓水閥就能正常關(guān)閉，所以不會(huì)影響機(jī)組壓水過(guò)程。

（2）如果水位低和太低兩個(gè)都故障無(wú)信號(hào)反饋，只要水位高和太高信號(hào)兩個(gè)信號(hào)都消失，也能關(guān)閉壓水閥，所以仍然不影響壓水過(guò)程。

（3）水位高或者太高不管是一個(gè)還是兩個(gè)信號(hào)都故障，只要有水位低或者太低任意一個(gè)發(fā)出信號(hào)，也不影響壓水過(guò)程。

上述結(jié)論表明，尾水管水位浮子故障對(duì)壓水過(guò)程影響不大。

再分析下壓水保持過(guò)程，如圖3水位高或者太高信號(hào)是打開壓水補(bǔ)氣閥的條件，水位低或者太低信號(hào)是關(guān)閉壓水補(bǔ)氣閥的條件，水位低關(guān)閉補(bǔ)氣閥有60 s的延遲。當(dāng)水位過(guò)高，觸碰轉(zhuǎn)輪，機(jī)組會(huì)吸收大量的有功，振動(dòng)和發(fā)熱加劇，因此，在壓水保持階段設(shè)置兩個(gè)保護(hù)，一個(gè)是水位太高跳閘邏輯，作為機(jī)械保護(hù)，同時(shí)，還設(shè)置濺水功率保護(hù)作為電氣保護(hù)，以機(jī)組吸收有功值作為動(dòng)作條件。

正常壓水保持過(guò)程中，水位會(huì)控制在高和低之間，高補(bǔ)氣，低停止，水位浮子出現(xiàn)故障，主要體現(xiàn)為3類：①尾水水位壓下去后水位高或水位太高信號(hào)不能復(fù)歸；水位低或水位太低無(wú)信號(hào)反饋。②尾水水位上升后水位高或水位太高信號(hào)無(wú)信號(hào)反饋；水位低或水位太低信號(hào)不能復(fù)歸。③水位信號(hào)抖動(dòng)

考慮1個(gè)浮子故障，可以得出以下8個(gè)結(jié)論：

（1）水位高或者太高只要有一個(gè)正常發(fā)出信號(hào)，壓水補(bǔ)氣閥能夠正常開啟進(jìn)行補(bǔ)氣，對(duì)整個(gè)壓水保持過(guò)程無(wú)影響。

（2）水位高信號(hào)故障不能復(fù)歸，水位高信號(hào)一直存在，壓水補(bǔ)氣閥會(huì)立即打開補(bǔ)氣，尾水水位到低位時(shí)，延遲60 s關(guān)閉補(bǔ)氣閥。然后隨著水位緩慢上升，水位低信號(hào)復(fù)歸，此時(shí)由于水位高信號(hào)存在，繼續(xù)打開補(bǔ)氣閥，等水位低信號(hào)動(dòng)作60 s后，再關(guān)閉補(bǔ)氣閥，以此循環(huán)。這種情況雖然對(duì)壓水保持影響不大，只是補(bǔ)氣間隔時(shí)間會(huì)縮短。

如果此時(shí)水位低浮子也故障，壓水補(bǔ)氣就會(huì)把水位壓至太低位，這時(shí)補(bǔ)氣閥會(huì)立即關(guān)閉。因?yàn)樗皇遣环€(wěn)定的，在太低附近會(huì)抖動(dòng)，由于水位高信號(hào)一直存在，太低信號(hào)消失后會(huì)立即打開補(bǔ)氣閥，太低信號(hào)發(fā)出后立即關(guān)閉補(bǔ)氣閥，必然造成補(bǔ)氣閥的頻繁開啟關(guān)閉。壓水補(bǔ)氣閥屬于電磁液壓閥，頻繁動(dòng)作很可能會(huì)造成閥門電磁機(jī)構(gòu)的損壞，補(bǔ)氣閥一旦損壞，機(jī)組只能立即轉(zhuǎn)抽水，否則容易造成補(bǔ)氣失敗，水位上升而跳機(jī)。

（3）水位太高信號(hào)不能復(fù)歸，延遲2min后跳機(jī)。（跳閘邏輯中設(shè)定）

（4）水位高信號(hào)抖動(dòng)，這種情況類似上面第2個(gè)結(jié)論，如果水位低和太低有信號(hào)存在，即使有水位高也不會(huì)進(jìn)行補(bǔ)氣，如果水位已經(jīng)在水位低以上，高信號(hào)使之補(bǔ)氣，到低水位后60 s關(guān)閉。水位能夠保持。同理，水位太高信號(hào)抖動(dòng)情況一樣。

（5）水位低或者太低只有一個(gè)故障無(wú)信號(hào)反饋，都能正常關(guān)閉補(bǔ)氣閥，不影響壓水保持。

（6）水位低或太低信號(hào)有一個(gè)信號(hào)不能復(fù)歸，水位上升至水位高后，由于水位低或者太低信號(hào)存在，補(bǔ)氣無(wú)法進(jìn)行，水位上升，太高動(dòng)作2min后跳機(jī)，或者水位觸碰轉(zhuǎn)輪，濺水功率保護(hù)動(dòng)作。

（7）水位低信號(hào)抖動(dòng)，如果水位已經(jīng)在高位，低信號(hào)消失，啟動(dòng)補(bǔ)氣，低信號(hào)發(fā)出后60 s關(guān)閉補(bǔ)氣，以此反復(fù)，補(bǔ)氣閥基本會(huì)1min啟動(dòng)一次，但應(yīng)該可以控制水位上升，維持機(jī)組正常運(yùn)行。

（8）水位太低信號(hào)抖動(dòng)，由于水位太低信號(hào)沒有延遲，會(huì)造成補(bǔ)氣閥頻繁開啟關(guān)閉。而且此種情況下，由于補(bǔ)氣時(shí)間太短，一段時(shí)間后也會(huì)造成尾水管水位上升而跳機(jī)。

以上結(jié)論可以看出，水位太高、水位低、水位太

低信號(hào)不能復(fù)歸會(huì)造成跳機(jī)，太低信號(hào)抖動(dòng)也有可能影響調(diào)相過(guò)程正常運(yùn)行。其他類型故障基本不會(huì)影響到機(jī)組調(diào)相壓水保持過(guò)程。

4　結(jié)論

尾水管水位浮子正常工作對(duì)調(diào)相壓水保持非常重要，直接影響到機(jī)組的開機(jī)成功及調(diào)相運(yùn)行。造成浮子故障的原因很多，但主要還是浮子本身質(zhì)量以及運(yùn)行環(huán)境造成的，在改善浮子工作環(huán)境的同時(shí)，運(yùn)維人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)4臺(tái)機(jī)組尾水管水位浮子的維護(hù)。特別是在抽水調(diào)相開機(jī)前檢查一遍浮子信號(hào)是否正常（有水閃爍，無(wú)水長(zhǎng)亮），可以有效的減少浮子故障造成的調(diào)相開機(jī)失敗。

[1]梅祖彥.抽水蓄能發(fā)電技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

陳小強(qiáng)（1982-），男，工程師，從事水電站運(yùn)維檢修工作。

TV743

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1672-5387（2015）11-0043-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2015.11.015

2015-07-31