尾水管水位浮子故障对调相开机的影响

陈小强

（华东桐柏抽水蓄能发电有限责任公司，浙江 天台 317200）

尾水管水位浮子故障对调相开机的影响

陈小强

（华东桐柏抽水蓄能发电有限责任公司，浙江 天台 317200）

抽水蓄能机组抽水前需先运行至抽水调相工况，该过程需要对转轮室进行压水，本文逐一分析了4个水位浮子故障对机组调相开机的影响。

压水补气；水位浮子；抽水调相

1　引言

华东桐柏抽水蓄能电站是一座日调节纯抽水蓄能电站，安装4台单机容量为300MW的立轴混流可逆式单级水泵水轮机发电电动机组。平均年发电量21.18亿kW·h，年抽水用电量28.13亿kW·h，起着填谷、调频、调相和事故备用等作用。

桐柏电站机组投运以来，机组尾水管4个水位浮子时常发生故障，更换过多次，对夜间抽水计划产生了一定的影响，所以有必要分析机组尾水管哪些水位浮子故障会对抽水调相开机产生影响。

2　调相开机流程

机组抽水调相开机压水过程分压水阶段和压水保持阶段，具体流程为：

（1）压水阶段，满足压水条件后，打开转轮室压水阀15 s，然后关闭压水阀；

（2）再次打开压水阀进行压水，当尾水水位高和太高信号都消失，或者水位已经到达低位或太低位后，关闭压水阀。

（3）进入压水保持阶段，由于气体的流失，尾水水位会缓慢上升，当水位高或者太高信号发出后，立即打开压水补气阀进行补气，补气至水位低时延迟60 s关闭补气阀，如果到了水位太低位则无延迟立即关闭补气阀。图1是4个水位浮子安装位置图。

3　尾水管水位浮子故障对调相开机影响的分析

4个水位浮子一般只会出现1个故障，2个及2个以上浮子同时故障的概率非常低，所以我们只考虑1个水位浮子故障对抽水调相开机的影响。

首先分析压水过程，正常情况下，抽水调相开机压水前尾水管充满水，所以水位高浮子和水位太高浮子都有信号反馈，而水位低浮子和水位太低浮子都无信号反馈。在压水过程中，水位浮子出现故障，主要体现为3类：①尾水水位压下去后水位高或水位太高信号不能复归；②水位已经到低或太低位置时无信号反馈；③水位信号抖动。

机组压水过程中与水位有关的是第3步流程，见图2。第3步流程结束后进入第4步流程，第4步流程为立即关闭调相压水阀。所以第3步流程的反馈信号就是关闭调相压水阀的条件。由此从逻辑图中可以看出，调相压水阀关闭的条件有2条，①没有水位高和太高信号，②存在水位低或者水位太低信号，两个条件为与或条件。

分析逻辑可以得出以下4个结论：

（1）水位低和太低只要有一个正常发出信号，压水阀就能正常关闭，所以不会影响机组压水过程。

（2）如果水位低和太低两个都故障无信号反馈，只要水位高和太高信号两个信号都消失，也能关闭压水阀，所以仍然不影响压水过程。

（3）水位高或者太高不管是一个还是两个信号都故障，只要有水位低或者太低任意一个发出信号，也不影响压水过程。

上述结论表明，尾水管水位浮子故障对压水过程影响不大。

再分析下压水保持过程，如图3水位高或者太高信号是打开压水补气阀的条件，水位低或者太低信号是关闭压水补气阀的条件，水位低关闭补气阀有60 s的延迟。当水位过高，触碰转轮，机组会吸收大量的有功，振动和发热加剧，因此，在压水保持阶段设置两个保护，一个是水位太高跳闸逻辑，作为机械保护，同时，还设置溅水功率保护作为电气保护，以机组吸收有功值作为动作条件。

正常压水保持过程中，水位会控制在高和低之间，高补气，低停止，水位浮子出现故障，主要体现为3类：①尾水水位压下去后水位高或水位太高信号不能复归；水位低或水位太低无信号反馈。②尾水水位上升后水位高或水位太高信号无信号反馈；水位低或水位太低信号不能复归。③水位信号抖动

考虑1个浮子故障，可以得出以下8个结论：

（1）水位高或者太高只要有一个正常发出信号，压水补气阀能够正常开启进行补气，对整个压水保持过程无影响。

（2）水位高信号故障不能复归，水位高信号一直存在，压水补气阀会立即打开补气，尾水水位到低位时，延迟60 s关闭补气阀。然后随着水位缓慢上升，水位低信号复归，此时由于水位高信号存在，继续打开补气阀，等水位低信号动作60 s后，再关闭补气阀，以此循环。这种情况虽然对压水保持影响不大，只是补气间隔时间会缩短。

如果此时水位低浮子也故障，压水补气就会把水位压至太低位，这时补气阀会立即关闭。因为水位是不稳定的，在太低附近会抖动，由于水位高信号一直存在，太低信号消失后会立即打开补气阀，太低信号发出后立即关闭补气阀，必然造成补气阀的频繁开启关闭。压水补气阀属于电磁液压阀，频繁动作很可能会造成阀门电磁机构的损坏，补气阀一旦损坏，机组只能立即转抽水，否则容易造成补气失败，水位上升而跳机。

（3）水位太高信号不能复归，延迟2min后跳机。（跳闸逻辑中设定）

（4）水位高信号抖动，这种情况类似上面第2个结论，如果水位低和太低有信号存在，即使有水位高也不会进行补气，如果水位已经在水位低以上，高信号使之补气，到低水位后60 s关闭。水位能够保持。同理，水位太高信号抖动情况一样。

（5）水位低或者太低只有一个故障无信号反馈，都能正常关闭补气阀，不影响压水保持。

（6）水位低或太低信号有一个信号不能复归，水位上升至水位高后，由于水位低或者太低信号存在，补气无法进行，水位上升，太高动作2min后跳机，或者水位触碰转轮，溅水功率保护动作。

（7）水位低信号抖动，如果水位已经在高位，低信号消失，启动补气，低信号发出后60 s关闭补气，以此反复，补气阀基本会1min启动一次，但应该可以控制水位上升，维持机组正常运行。

（8）水位太低信号抖动，由于水位太低信号没有延迟，会造成补气阀频繁开启关闭。而且此种情况下，由于补气时间太短，一段时间后也会造成尾水管水位上升而跳机。

以上结论可以看出，水位太高、水位低、水位太

低信号不能复归会造成跳机，太低信号抖动也有可能影响调相过程正常运行。其他类型故障基本不会影响到机组调相压水保持过程。

4　结论

尾水管水位浮子正常工作对调相压水保持非常重要，直接影响到机组的开机成功及调相运行。造成浮子故障的原因很多，但主要还是浮子本身质量以及运行环境造成的，在改善浮子工作环境的同时，运维人员应加强对4台机组尾水管水位浮子的维护。特别是在抽水调相开机前检查一遍浮子信号是否正常（有水闪烁，无水长亮），可以有效的减少浮子故障造成的调相开机失败。

[1]梅祖彦.抽水蓄能发电技术[M].北京：机械工业出版社，2000.

陈小强（1982-），男，工程师，从事水电站运维检修工作。

TV743

B

1672-5387（2015）11-0043-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2015.11.015

2015-07-31