陳小強

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

尾水管水位浮子故障對調(diào)相開機的影響

陳小強

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

抽水蓄能機組抽水前需先運行至抽水調(diào)相工況，該過程需要對轉(zhuǎn)輪室進(jìn)行壓水，本文逐一分析了4個水位浮子故障對機組調(diào)相開機的影響。

壓水補氣；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臺單機容量為300MW的立軸混流可逆式單級水泵水輪機發(fā)電電動機組。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。

桐柏電站機組投運以來，機組尾水管4個水位浮子時常發(fā)生故障，更換過多次，對夜間抽水計劃產(chǎn)生了一定的影響，所以有必要分析機組尾水管哪些水位浮子故障會對抽水調(diào)相開機產(chǎn)生影響。

2　調(diào)相開機流程

機組抽水調(diào)相開機壓水過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，尾水水位會緩慢上升，當(dāng)水位高或者太高信號發(fā)出后，立即打開壓水補氣閥進(jìn)行補氣，補氣至水位低時延遲60 s關(guān)閉補氣閥，如果到了水位太低位則無延遲立即關(guān)閉補氣閥。圖1是4個水位浮子安裝位置圖。

3　尾水管水位浮子故障對調(diào)相開機影響的分析

4個水位浮子一般只會出現(xiàn)1個故障，2個及2個以上浮子同時故障的概率非常低，所以我們只考慮1個水位浮子故障對抽水調(diào)相開機的影響。

首先分析壓水過程，正常情況下，抽水調(diào)相開機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反饋，而水位低浮子和水位太低浮子都無信號反饋。在壓水過程中，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不能復(fù)歸；②水位已經(jīng)到低或太低位置時無信號反饋；③水位信號抖動。

機組壓水過程中與水位有關(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沒有水位高和太高信號，②存在水位低或者水位太低信號，兩個條件為與或條件。

分析邏輯可以得出以下4個結(jié)論：

（1）水位低和太低只要有一個正常發(fā)出信號，壓水閥就能正常關(guān)閉，所以不會影響機組壓水過程。

（2）如果水位低和太低兩個都故障無信號反饋，只要水位高和太高信號兩個信號都消失，也能關(guān)閉壓水閥，所以仍然不影響壓水過程。

（3）水位高或者太高不管是一個還是兩個信號都故障，只要有水位低或者太低任意一個發(fā)出信號，也不影響壓水過程。

上述結(jié)論表明，尾水管水位浮子故障對壓水過程影響不大。

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

正常壓水保持過程中，水位會控制在高和低之間，高補氣，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不能復(fù)歸；水位低或水位太低無信號反饋。②尾水水位上升后水位高或水位太高信號無信號反饋；水位低或水位太低信號不能復(fù)歸。③水位信號抖動

考慮1個浮子故障，可以得出以下8個結(jié)論：

（1）水位高或者太高只要有一個正常發(fā)出信號，壓水補氣閥能夠正常開啟進(jìn)行補氣，對整個壓水保持過程無影響。

（2）水位高信號故障不能復(fù)歸，水位高信號一直存在，壓水補氣閥會立即打開補氣，尾水水位到低位時，延遲60 s關(guān)閉補氣閥。然后隨著水位緩慢上升，水位低信號復(fù)歸，此時由于水位高信號存在，繼續(xù)打開補氣閥，等水位低信號動作60 s后，再關(guān)閉補氣閥，以此循環(huán)。這種情況雖然對壓水保持影響不大，只是補氣間隔時間會縮短。

如果此時水位低浮子也故障，壓水補氣就會把水位壓至太低位，這時補氣閥會立即關(guān)閉。因為水位是不穩(wěn)定的，在太低附近會抖動，由于水位高信號一直存在，太低信號消失后會立即打開補氣閥，太低信號發(fā)出后立即關(guān)閉補氣閥，必然造成補氣閥的頻繁開啟關(guān)閉。壓水補氣閥屬于電磁液壓閥，頻繁動作很可能會造成閥門電磁機構(gòu)的損壞，補氣閥一旦損壞，機組只能立即轉(zhuǎn)抽水，否則容易造成補氣失敗，水位上升而跳機。

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

（4）水位高信號抖動，這種情況類似上面第2個結(jié)論，如果水位低和太低有信號存在，即使有水位高也不會進(jìn)行補氣，如果水位已經(jīng)在水位低以上，高信號使之補氣，到低水位后60 s關(guān)閉。水位能夠保持。同理，水位太高信號抖動情況一樣。

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

（6）水位低或太低信號有一個信號不能復(fù)歸，水位上升至水位高后，由于水位低或者太低信號存在，補氣無法進(jìn)行，水位上升，太高動作2min后跳機，或者水位觸碰轉(zhuǎn)輪，濺水功率保護(hù)動作。

（7）水位低信號抖動，如果水位已經(jīng)在高位，低信號消失，啟動補氣，低信號發(fā)出后60 s關(guān)閉補氣，以此反復(fù)，補氣閥基本會1min啟動一次，但應(yīng)該可以控制水位上升，維持機組正常運行。

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

以上結(jié)論可以看出，水位太高、水位低、水位太

低信號不能復(fù)歸會造成跳機，太低信號抖動也有可能影響調(diào)相過程正常運行。其他類型故障基本不會影響到機組調(diào)相壓水保持過程。

4　結(jié)論

尾水管水位浮子正常工作對調(diào)相壓水保持非常重要，直接影響到機組的開機成功及調(diào)相運行。造成浮子故障的原因很多，但主要還是浮子本身質(zhì)量以及運行環(huán)境造成的，在改善浮子工作環(huán)境的同時，運維人員應(yīng)加強對4臺機組尾水管水位浮子的維護(hù)。特別是在抽水調(diào)相開機前檢查一遍浮子信號是否正常（有水閃爍，無水長亮），可以有效的減少浮子故障造成的調(diào)相開機失敗。

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

陳小強（1982-），男，工程師，從事水電站運維檢修工作。

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1672-5387（2015）11-0043-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2015.11.015

2015-07-31