水电站水力机械新技术及应用实践探究

2016-01-28罗开波

大科技 2016年24期

关键词：尾水渠水力电磁阀

罗开波

（四川圣达水电开发有限公司四川省乐山市 614900）

水电站水力机械新技术及应用实践探究

罗开波

（四川圣达水电开发有限公司四川省乐山市 614900）

本文以某实际工程为例，简要介绍了排水系统新设备及新型自动化检测元件等新型技术在水电站水力机械中的实际运用，以期使上述技术得到普及，大幅提高水电站水力机械的施工效率。

水力机械；排水系统；自动化检测元件

水电站是我国基础设施之一，为我国生产及发展提供了大量能源，其存在具有极为重要的意义。随着科学技术发展，大量新型技术被水电厂引入，应用于水力机械设备当中，形成新型的水力机械技术，大幅提高了水电站水力机械设备的工作效率。如今，我国对能源的需求量逐渐增加，新型水力机械技术具有良好的发展前景，也开始受到大量水电站的青睐。

1 工程实例

某水库属于二等大（2）型工程，以发电为主，兼顾灌溉和航运功能。工程由左岸非溢流面板坝、闸坝储门槽段、泄洪冲砂闸、发电厂房、厂房储门槽段、尾水渠、右岸接头坝及库区防洪堤等建筑物组成。挡水枢纽闸坝坝轴线长699.82m。电站装机容量480MW，额定水头24.5m，正常蓄水位432.0m，设计引用流量2203.2m3/s，保证出力151MW，年利用小时数5015h，年发电量24.07亿kW·h。水库总库容4867万m3，正常蓄水位以下库容4554万m3。电站采用一级混合开发方式，即建坝壅水高15.5m，与铜街子尾水相衔接，河床式厂房，厂后接长9015m的尾水渠，尾水渠利用落差14.5m。电站发电水头的一半左右需由尾水渠获得。该水电站所用监控系统为微机监控系统。

2 供、排水系统所用新技术及新设备

2.1 大口径电磁阀

通常情况下，水电站的供水系统内需要安设自动控制阀门，以便令机组能够自动化运行。传统供水系统多使用DP电磁配压阀或是YY型液压操作阀两种阀门，但在实际使用过程中，液压操作阀往往会出现卡阻拒动等问题，导致机组运行不稳定，容易在运行过程中发生事故，且阀门存在漏油现象，使检修人员工作难度提高。若企业选用大口径电磁阀，则能有效避免上述问题的产生。

大口径电磁阀专门用于冷却水电站供水系统，属于新型产品，该电磁阀具有以下优点：

（1）该电磁阀设计所用结构为耐腐蚀性良好的钢阀塞结构，设计为迷宫密封型式，使大口径电磁阀流量更充足，运行稳定，工作寿命也得到增加。

（2）耗费功率较小，压力范围大，动作更可靠。

（3）设计人员将针型调节阀结构安设于阀的控制系统中，使用者可通过该结构对主阀开闭时间进行调整。

（4）阀中安装有新型自洁式过滤结构，以便对阀中的控制介质进行清理，从而令设备能够保持正常运行，且过滤器具备清洁自身的功能。

（5）阀安装有手动操作结构，以便使用者可直接通过手动进行操作。

（6）电磁阀出口端侧方留有螺孔，使用者可将控制元件或是显示设备安装于阀体上，对其运行状态进行检测。

就该水电站而言，其所用电磁阀为ZCSTH型自保持电磁阀，该类型电磁阀所用结构为自保持结构，不仅能源消耗量少，同时也不会因为信号故障而使运行状态受到影响。该电磁阀需要上、下两个线圈，所用三线同传统DP型电磁配压阀所使用的引线相同。如此一来，水电站在更新过程中，也无需进行大规模技术改造，施工更为便捷。不仅如此，因为该阀自身结构优势，故而可以舍弃使用高压操作油源，避免形成环境污染问题[1]。

水电站选用大口径电磁阀代替原有DP性电磁配压阀后，既大幅提高了工作效率，同时也将排油管路等设备舍去，大量缩减了投资成本，也使水电站之后的工作更加方便。

2.2 潜水泵替代离心水泵

水电站传统排水系统设计中，厂房排水系统中既含有渗漏排水系统，同时也包括机组检修排水系统。工作人员通过长柄阀对机组检修过程中的排水进行控制，使水轮机流道中积存的废水流入排水通道。同时，厂内渗漏所排水也流入该通道，之后再通过装设于排水通道的水泵将通道中的水排放至尾水渠。但这一排水系统设计本身存在极为严重的缺点，即尾水可能流经长柄阀形成倒灌，导致厂房内出现大量积水，使水电站无法正常运行。不仅如此，部分水电站维修工作存在问题，致使长柄阀因未得到及时维修，出现在使用过程中难以打开的问题。除此以外，工作人员在提起阀盖的同时，阀盖附近存在杂物会掉落于阀盖周围，导致阀盖下落之后密封效果不佳，出现漏水的问题，如此一来，延长了排水泵的工作时间，导致大量电能被浪费。针对上述情况，工作人员可通过将厂房渗漏及机组检修排水两种系统分开进行设置，以达到解决问题的目的。工作人员在尾水检修平台区域，应针对每台机组安设检修用的集水井，先将流道中的积水排放至集水井处后再通过潜水泵将其送入尾水渠。

3 新型自动化检测元件

3.1 超声波水位检测装置

该水电站上游区域水库水位位置变化幅度为10m，下游区域水位位置变化幅度为5m。针对这一实际情况，建议该水电站使用超声波水位检测设备对水位位置进行检测。超声波在传播过程中，遭遇水面阻挡后反射，该设备便是利用超声脉横波在传感器与水面之间传递时间的长短及超声波自身传播速度，计算出传感器同水面之间的距离。

该监测设备包含有三个部分，分别为端机、传感设备以及测量控制设备。实际使用过程中，其具有以下优势：

（1）由于该设备借助超声波进行监测，所以在测量过程中，不会出现部件与水面接触的现象，使非接触测量得以实现。正因如此，测量结果也不会受到流速变化、杂物冲击或是水质电化反应等影响。

（2）因为该检测设备为非接触测量，所以无需工作人员设立测井或是有关埋件。

（3）设备中不包含可动的机械部件，所以不会出现部件磨损或是锈蚀等问题，使检测设备的运行更为安全、稳定。

（4）测量设备包含有显示设备、输出结构及打印机等功能，可及时向工作人员反映上游与下游水位方面的变化，同时及时打印水位值。若上游或下游的水位超过限定位置，设备也会向工作人员发出警报。

3.2 振动检测设备

通常情况下，该设备装设于各机组发电机上导轴承、下导轴承及水导轴承上，以达到测定水轮发电机组自身振动及摆动幅度的目的。一般由电涡流传感设备及振动检测设备共同组成，其中振动检测设备使用了智能处理单元。通过两者配合，能够达到非接触连续测量的效果，工作人员可在线测量机组于工作过程中，X、Y两轴径向摆动幅度值，同时通过数字显示了解此刻通频振动所形成的峰值，且该设备为工作人员提供了4～20mA的输出信号，若振动幅度超出限定值，则设备会向工作人员发出警报[2]。由此可见，该设备可自动测定处于工作状态下机组的振动，代替工作人员对其进行测量，并实时向工作人员反映机组的运行状态。该设备的使用，不仅大幅降低了工作人员的工作量，也使机组的工作更为稳定与安全。