馮磊

（嘉陵江亭子口水利水電開發(fā)有限公司，四川 蒼溪 628400）

亭子口電站技術(shù)供水系統(tǒng)的優(yōu)化改造

馮磊

（嘉陵江亭子口水利水電開發(fā)有限公司，四川 蒼溪 628400）

亭子口電站技術(shù)供水系統(tǒng)承擔(dān)著發(fā)電機空氣冷卻器、推力軸承及導(dǎo)軸承油冷卻器、水輪機水導(dǎo)軸承油冷卻器、主變冷卻器等設(shè)備所需的冷卻用水和主軸密封用水。在實際運行過程中，存在較多問題，如主變冷卻水僅一路水源，機組供水控制程序設(shè)計復(fù)雜等，經(jīng)過對其進行改造優(yōu)化，技術(shù)供水系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠。

技術(shù)供水系統(tǒng)；主變冷卻器；控制程序；改造優(yōu)化

0　引言

亭子口水利樞紐位于四川省廣元市蒼溪縣境內(nèi)，是嘉陵江干流開發(fā)中唯一的控制性工程，是以防洪、發(fā)電及城鄉(xiāng)供水、灌溉為主，兼顧航運以及攔沙減淤等其他綜合利用工程。電站共安裝4臺單機額定容量為275 MVA的水輪發(fā)電機組，電站總裝機1 100MW。

技術(shù)供水系統(tǒng)主要包括發(fā)電機空氣冷卻器、推力軸承及導(dǎo)軸承油冷卻器、水輪機水導(dǎo)軸承油冷卻器、主變冷卻器等設(shè)備所需的冷卻用水和主軸密封用水。每臺機組均設(shè)有1套技術(shù)供水系統(tǒng)，主要實現(xiàn)對主備用濾水器、機組供水主備用減壓閥的自動控制；主變供水主備用減壓閥和相關(guān)的技術(shù)供水電動閥門的自動控制及對流量、壓力的監(jiān)視等。

1　技術(shù)供水系統(tǒng)存在的問題

1.1主變冷卻器供水

機組和主變的技術(shù)供水均來自于機組蝸殼取水，單機單用，無法互為備用，當(dāng)機組需要排空壓力鋼管水消缺或小修時，主變將失去技術(shù)供水，需要將主變從系統(tǒng)中退出運行，由于亭子口水電站的主接線為發(fā)電機變壓器聯(lián)合單元角形接線，單元中另一臺主變也會同時退出運行；一臺主變送電時也需將單元中另一臺主變臨時退出運行，再同時沖擊兩臺主變受電，這樣既增加了倒閘操作的次數(shù)[1]，又增加了主變的受電沖擊次數(shù)，也減少了主變的使用壽命。

1.2技術(shù)供水PLC控制程序

（1）對機組供水、主變供水、正反沖、四通閥正反沖實行自動定期輪換，并且分汛期和非汛期兩種方式進行，而現(xiàn)場控制設(shè)備電動閥門可靠性不高，經(jīng)常開閥、關(guān)閥不到位，造成頻繁切換不成功引起機組冷卻水中斷，使機組事故停機。

（2）當(dāng)濾水器定時（4 h）清洗或差壓清洗時都會使1號濾水器與2號濾水器自動切換，切換頻率過于頻繁。且濾水器清洗、故障、堵塞等信號未上送監(jiān)控。一旦電動閥未開關(guān)到位或故障，會造成頻繁切換時機組和主變冷卻供水中斷[2]。

（3）對機組供水時流量低或壓力低時切換至另1路供水，同時關(guān)閉原供水閥和減壓閥，容易造成當(dāng)流量低或壓力低時另1路閥門未完全打開就將原水源關(guān)閉，易引起機組冷卻水中斷。

2　技術(shù)供水系統(tǒng)的改造和優(yōu)化

（1）結(jié)合目前技術(shù)供水的方式，在主變技術(shù)供水室內(nèi)，將4臺主變技術(shù)供水減壓閥前端管路串聯(lián)在一起，將原埋設(shè)的DN350管路加長分出1路DN200和1路DN150的管路，一路DN150管路至原技術(shù)供水系統(tǒng)，另一路經(jīng)球閥再至新增DN200管路，從而將4臺主變技術(shù)供水串聯(lián)在一起互為備用。管路走向：從主變技術(shù)供水室DN350管路處取水，將管路沿墻配管至下游墻總管，所有管路采用支架架設(shè)方式，距地面約2.3m。其中需安裝的主要設(shè)備有每個機組段的主變技術(shù)供水DN350偏心半球閥4臺，DN200球閥4臺，DN50球閥1臺，套筒式伸縮節(jié)1臺，管路約140m及其相應(yīng)的各管道附件等，其他輔助工作包括支架安裝、管路防腐等。如圖1所示。

圖1　主變冷卻器供水系統(tǒng)改造圖

（2）由于我廠為調(diào)頻機組，在頻繁的開停機時，X217閥或X219閥開關(guān)閥速度過快，產(chǎn)生水錘效應(yīng)引起相連管路很大振動，對管路、減壓閥及電動閥造成損壞，所以在機組開機時，先控制機組供水系統(tǒng)X217閥或X219閥打開，待X217或X219閥打開后，再打開減壓閥DT3或DT4；停機時，先控制機組減壓閥DT3或DT4關(guān)閉，待機組減壓閥DT3或DT4關(guān)閉后，再關(guān)閉機組技術(shù)供水系統(tǒng)X217閥或X219閥，其他電動閥保持原來狀態(tài)，且主備用水源根據(jù)開停機實現(xiàn)自動輪換。

（3）機組運行時，當(dāng)主用水源由于故障，造成壓力低（低于0.15MPa）和流量低（低于800 L/min）同時滿足情況下，能自動切換至備用水源，切換的過程中，先開備用水源的電動閥，待電動閥全開后，再開備用水源的減壓閥；待備用水源開啟正常后再關(guān)閉主用水源的減壓閥，待主用水源的減壓閥全關(guān)后，再關(guān)主用水源的電動閥，同時為了防止電動閥故障或開關(guān)不到位造成主備用水源頻繁切換，邏輯優(yōu)化僅允許切換一次[3]。

（4）機組正反沖供水，在觸摸屏增設(shè)“正向供水”、“反向供水”選擇操作按鈕，4臺閥門均可控時，不需要機組停機限制條件，可以人為直接通過操作成組或單個控制閥門實現(xiàn)正反沖切換，某閥門不可控時，不能切換，觸摸屏給出提示，切換按鈕不顯示。取消自動定期控制，定期切換操作由運行人員根據(jù)機組實際需要進行。正反沖時閥門操作順序：X223開、X221開、X222關(guān)、X224關(guān)為正沖，X224開、X222開、X221關(guān)、X223關(guān)為反沖。

（5）將機組主備用濾水器清洗、故障、堵塞信號通過擴展繼電器上送至監(jiān)控系統(tǒng)，避免了濾水器清洗、故障、堵塞時，運行人員在中控室無法進行監(jiān)視；同時取消濾水器清洗時主備用水源自動頻繁切換功能，濾水器前后電動閥保持原來狀態(tài)，運行人員根據(jù)實際需要在觸摸屏上進行人為操作。

（6）取消主變供水自動切換控制，主備用水源減壓閥均放置OPEN位，不參與控制，只控制減壓閥前電動閥，日常的主備切換由運行人員根據(jù)實際需要在觸摸屏上操作進行，避免了主備用濾水器自動切換時壓力、流量降低使主變供水自動頻繁切換，而電動閥和減壓閥可靠性不高，易造成主變冷卻水中斷跳相鄰單元2臺機組。

（7）針對機組供水、主變供水、正反沖、四通閥正反沖自動定期輪換邏輯設(shè)計復(fù)雜，條件判斷不合理，且相互之間存在聯(lián)動關(guān)系，取消技術(shù)供水包括汛期和非汛期兩種控制方式，為了達(dá)到機組主備用水源的平均合理利用，根據(jù)機組自動開停機次數(shù)自動進行輪換，主變主備用供水因為不存在頻繁啟停，其控制方式由運行人員根據(jù)實際需要在觸摸屏上進行人為操作。

3　改造優(yōu)化后的效果

針對以上機組技術(shù)供水系統(tǒng)提出的改進方案，目前已全部實施完成，達(dá)到的效果如下：

（1）我廠主接線為發(fā)電機變壓器聯(lián)合單元角形接線，單元中一臺主變停運另一臺主變會同時退出運行；一臺主變送電時也需將單元中另一臺主變臨時退出運行，再同時沖擊兩臺主變受電，主變技術(shù)供水增加備用水源后，將4臺主變技術(shù)供水串聯(lián)在一起互為備用，當(dāng)機組需要排空壓力鋼管水消缺或小修僅停機組不需要停主變時，主變不會失去技術(shù)供水而退出運行。

1）減少了主變倒閘操作的次數(shù)，降低了誤操作的概率；

2）減少了主變的受電沖擊次數(shù)，延長了主變的使用壽命；

3）減少了水能的損失，提高了水能的合理利用。

（2）機組主備用水源根據(jù)開停機實現(xiàn)自動輪換后，保證了主備用水源的平均合理利用；開機時，先開啟X217閥或X219閥，待X217或X219閥全開后，再開啟減壓閥DT3或DT4；停機時，先關(guān)閉減壓閥DT3或DT4，待減壓閥DT3或DT4全關(guān)后，再關(guān)閉X217閥或X219閥，邏輯修改后，避免了因電動閥和減壓閥同時開關(guān)產(chǎn)生水錘效應(yīng)使相連管路振動，對管路、減壓閥及電動閥造成損壞，實施至今未出現(xiàn)由于管路振動引起閥門故障現(xiàn)象。

（3）機組運行時，當(dāng)主用水源壓力低和流量低同時滿足情況下，能自動切換至備用水源，切換的過程中，先開備用水源，待備用水源開啟正常后再關(guān)閉主用水源。項目實施后，消除了因單個傳感器跳變或故障引起的主備切換；消除了備用水源未全部打開的情況下主用水源先關(guān)閉的現(xiàn)象；同時為了防止電動閥故障或開關(guān)不到位造成主備用水源頻繁切換，僅允許主備切換一次，提高了設(shè)備運行的可靠性。

（4）在觸摸屏增設(shè)機組“正向供水”、“反向供水”選擇操作按鈕，可以根據(jù)設(shè)備實際情況通過操作成組或單個控制閥門實現(xiàn)正反沖切換，若某閥門不可控時，不能切換，觸摸屏給出提示，切換按鈕不顯示；閥門均可控時，不需要機組停機限制條件，均可進行正反沖操作。提高了設(shè)備運行的可靠性。

（5）將機組主備用濾水器清洗、故障、堵塞信號通過擴展繼電器上送至監(jiān)控系統(tǒng)，便于運行人員在中控室進行遠(yuǎn)方監(jiān)視；同時取消濾水器清洗時主備用水源自動頻繁切換功能，運行人員根據(jù)實際需要在觸摸屏上進行人為操作，提高了設(shè)備運行的可靠性。

（6）主變供水自動切換控制不參與機組供水聯(lián)動控制，日常的主備切換由運行人員根據(jù)實際需要在觸摸屏上操作進行，消除了主備用濾水器自動切換時壓力、流量降低使主變供水自動頻繁切換，切換過程中易造成主變冷卻水中斷而使保護跳機，提高了設(shè)備運行的可靠性。

（7）針對機組供水、主變供水、正反沖、四通閥正反沖自動定期輪換邏輯設(shè)計復(fù)雜，條件判斷不合理，且相互之間存在聯(lián)動關(guān)系，取消技術(shù)供水包括汛期和非汛期兩種控制方式，進行邏輯優(yōu)化改造，根據(jù)機組自動開停機次數(shù)自動進行輪換，主變主備用供水因為不存在頻繁啟停，其控制方式由運行人員根據(jù)實際需要在觸摸屏上進行人為操作，提高了設(shè)備運行的效率，降低了因主備用水源頻繁切換引起故障發(fā)生的幾率。

4　結(jié)論

通過對技術(shù)供水系統(tǒng)的改造和優(yōu)化，提高了機組自動開停機成功率，減少水能損失，減少設(shè)備停電檢修時閥門操作，減少主變沖擊次數(shù)，延長主變的使用壽命，降低了因主備用水源頻繁切換造成冷卻水中斷引起故障的幾率，提高設(shè)備運行的穩(wěn)定性和可靠性，為企業(yè)創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟效益。

[1]甘緯.大型水電機組技術(shù)供水系統(tǒng)優(yōu)化研究與改造[J].紅水河，2013,32（1）：53-56.

[2]徐剛，王雨生.龍灘水電站機組技術(shù)供水正反向控制改造[C]//全國大型水電機組技術(shù)經(jīng)驗交流會，2008.

[3]向巧鳳.水電廠機組技術(shù)供水系統(tǒng)改造[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2013（13）：123-125.

TV737

B

1672-5387（2016）11-0034-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.11.012

2016-07-28

馮磊（1982-），男，工程師，從事設(shè)備管理和維護工作。