亭子口电站技术供水系统的优化改造

2016-12-07冯磊

水电站机电技术 2016年11期

关键词：电动阀减压阀主变

冯磊

（嘉陵江亭子口水利水电开发有限公司，四川苍溪 628400）

亭子口电站技术供水系统的优化改造

冯磊

（嘉陵江亭子口水利水电开发有限公司，四川苍溪 628400）

亭子口电站技术供水系统承担着发电机空气冷却器、推力轴承及导轴承油冷却器、水轮机水导轴承油冷却器、主变冷却器等设备所需的冷却用水和主轴密封用水。在实际运行过程中，存在较多问题，如主变冷却水仅一路水源，机组供水控制程序设计复杂等，经过对其进行改造优化，技术供水系统运行稳定可靠。

技术供水系统；主变冷却器；控制程序；改造优化

0　引言

亭子口水利枢纽位于四川省广元市苍溪县境内，是嘉陵江干流开发中唯一的控制性工程，是以防洪、发电及城乡供水、灌溉为主，兼顾航运以及拦沙减淤等其他综合利用工程。电站共安装4台单机额定容量为275 MVA的水轮发电机组，电站总装机1 100MW。

技术供水系统主要包括发电机空气冷却器、推力轴承及导轴承油冷却器、水轮机水导轴承油冷却器、主变冷却器等设备所需的冷却用水和主轴密封用水。每台机组均设有1套技术供水系统，主要实现对主备用滤水器、机组供水主备用减压阀的自动控制；主变供水主备用减压阀和相关的技术供水电动阀门的自动控制及对流量、压力的监视等。

1　技术供水系统存在的问题

1.1主变冷却器供水

机组和主变的技术供水均来自于机组蜗壳取水，单机单用，无法互为备用，当机组需要排空压力钢管水消缺或小修时，主变将失去技术供水，需要将主变从系统中退出运行，由于亭子口水电站的主接线为发电机变压器联合单元角形接线，单元中另一台主变也会同时退出运行；一台主变送电时也需将单元中另一台主变临时退出运行，再同时冲击两台主变受电，这样既增加了倒闸操作的次数[1]，又增加了主变的受电冲击次数，也减少了主变的使用寿命。

1.2技术供水PLC控制程序

（1）对机组供水、主变供水、正反冲、四通阀正反冲实行自动定期轮换，并且分汛期和非汛期两种方式进行，而现场控制设备电动阀门可靠性不高，经常开阀、关阀不到位，造成频繁切换不成功引起机组冷却水中断，使机组事故停机。

（2）当滤水器定时（4 h）清洗或差压清洗时都会使1号滤水器与2号滤水器自动切换，切换频率过于频繁。且滤水器清洗、故障、堵塞等信号未上送监控。一旦电动阀未开关到位或故障，会造成频繁切换时机组和主变冷却供水中断[2]。

（3）对机组供水时流量低或压力低时切换至另1路供水，同时关闭原供水阀和减压阀，容易造成当流量低或压力低时另1路阀门未完全打开就将原水源关闭，易引起机组冷却水中断。

2　技术供水系统的改造和优化

（1）结合目前技术供水的方式，在主变技术供水室内，将4台主变技术供水减压阀前端管路串联在一起，将原埋设的DN350管路加长分出1路DN200和1路DN150的管路，一路DN150管路至原技术供水系统，另一路经球阀再至新增DN200管路，从而将4台主变技术供水串联在一起互为备用。管路走向：从主变技术供水室DN350管路处取水，将管路沿墙配管至下游墙总管，所有管路采用支架架设方式，距地面约2.3m。其中需安装的主要设备有每个机组段的主变技术供水DN350偏心半球阀4台，DN200球阀4台，DN50球阀1台，套筒式伸缩节1台，管路约140m及其相应的各管道附件等，其他辅助工作包括支架安装、管路防腐等。如图1所示。

图1　主变冷却器供水系统改造图

（2）由于我厂为调频机组，在频繁的开停机时，X217阀或X219阀开关阀速度过快，产生水锤效应引起相连管路很大振动，对管路、减压阀及电动阀造成损坏，所以在机组开机时，先控制机组供水系统X217阀或X219阀打开，待X217或X219阀打开后，再打开减压阀DT3或DT4；停机时，先控制机组减压阀DT3或DT4关闭，待机组减压阀DT3或DT4关闭后，再关闭机组技术供水系统X217阀或X219阀，其他电动阀保持原来状态，且主备用水源根据开停机实现自动轮换。

（3）机组运行时，当主用水源由于故障，造成压力低（低于0.15MPa）和流量低（低于800 L/min）同时满足情况下，能自动切换至备用水源，切换的过程中，先开备用水源的电动阀，待电动阀全开后，再开备用水源的减压阀；待备用水源开启正常后再关闭主用水源的减压阀，待主用水源的减压阀全关后，再关主用水源的电动阀，同时为了防止电动阀故障或开关不到位造成主备用水源频繁切换，逻辑优化仅允许切换一次[3]。

（4）机组正反冲供水，在触摸屏增设“正向供水”、“反向供水”选择操作按钮，4台阀门均可控时，不需要机组停机限制条件，可以人为直接通过操作成组或单个控制阀门实现正反冲切换，某阀门不可控时，不能切换，触摸屏给出提示，切换按钮不显示。取消自动定期控制，定期切换操作由运行人员根据机组实际需要进行。正反冲时阀门操作顺序：X223开、X221开、X222关、X224关为正冲，X224开、X222开、X221关、X223关为反冲。

（5）将机组主备用滤水器清洗、故障、堵塞信号通过扩展继电器上送至监控系统，避免了滤水器清洗、故障、堵塞时，运行人员在中控室无法进行监视；同时取消滤水器清洗时主备用水源自动频繁切换功能，滤水器前后电动阀保持原来状态，运行人员根据实际需要在触摸屏上进行人为操作。

（6）取消主变供水自动切换控制，主备用水源减压阀均放置OPEN位，不参与控制，只控制减压阀前电动阀，日常的主备切换由运行人员根据实际需要在触摸屏上操作进行，避免了主备用滤水器自动切换时压力、流量降低使主变供水自动频繁切换，而电动阀和减压阀可靠性不高，易造成主变冷却水中断跳相邻单元2台机组。

（7）针对机组供水、主变供水、正反冲、四通阀正反冲自动定期轮换逻辑设计复杂，条件判断不合理，且相互之间存在联动关系，取消技术供水包括汛期和非汛期两种控制方式，为了达到机组主备用水源的平均合理利用，根据机组自动开停机次数自动进行轮换，主变主备用供水因为不存在频繁启停，其控制方式由运行人员根据实际需要在触摸屏上进行人为操作。

3　改造优化后的效果

针对以上机组技术供水系统提出的改进方案，目前已全部实施完成，达到的效果如下：

（1）我厂主接线为发电机变压器联合单元角形接线，单元中一台主变停运另一台主变会同时退出运行；一台主变送电时也需将单元中另一台主变临时退出运行，再同时冲击两台主变受电，主变技术供水增加备用水源后，将4台主变技术供水串联在一起互为备用，当机组需要排空压力钢管水消缺或小修仅停机组不需要停主变时，主变不会失去技术供水而退出运行。

1）减少了主变倒闸操作的次数，降低了误操作的概率；

2）减少了主变的受电冲击次数，延长了主变的使用寿命；

3）减少了水能的损失，提高了水能的合理利用。

（2）机组主备用水源根据开停机实现自动轮换后，保证了主备用水源的平均合理利用；开机时，先开启X217阀或X219阀，待X217或X219阀全开后，再开启减压阀DT3或DT4；停机时，先关闭减压阀DT3或DT4，待减压阀DT3或DT4全关后，再关闭X217阀或X219阀，逻辑修改后，避免了因电动阀和减压阀同时开关产生水锤效应使相连管路振动，对管路、减压阀及电动阀造成损坏，实施至今未出现由于管路振动引起阀门故障现象。

（3）机组运行时，当主用水源压力低和流量低同时满足情况下，能自动切换至备用水源，切换的过程中，先开备用水源，待备用水源开启正常后再关闭主用水源。项目实施后，消除了因单个传感器跳变或故障引起的主备切换；消除了备用水源未全部打开的情况下主用水源先关闭的现象；同时为了防止电动阀故障或开关不到位造成主备用水源频繁切换，仅允许主备切换一次，提高了设备运行的可靠性。

（4）在触摸屏增设机组“正向供水”、“反向供水”选择操作按钮，可以根据设备实际情况通过操作成组或单个控制阀门实现正反冲切换，若某阀门不可控时，不能切换，触摸屏给出提示，切换按钮不显示；阀门均可控时，不需要机组停机限制条件，均可进行正反冲操作。提高了设备运行的可靠性。

（5）将机组主备用滤水器清洗、故障、堵塞信号通过扩展继电器上送至监控系统，便于运行人员在中控室进行远方监视；同时取消滤水器清洗时主备用水源自动频繁切换功能，运行人员根据实际需要在触摸屏上进行人为操作，提高了设备运行的可靠性。

（6）主变供水自动切换控制不参与机组供水联动控制，日常的主备切换由运行人员根据实际需要在触摸屏上操作进行，消除了主备用滤水器自动切换时压力、流量降低使主变供水自动频繁切换，切换过程中易造成主变冷却水中断而使保护跳机，提高了设备运行的可靠性。

（7）针对机组供水、主变供水、正反冲、四通阀正反冲自动定期轮换逻辑设计复杂，条件判断不合理，且相互之间存在联动关系，取消技术供水包括汛期和非汛期两种控制方式，进行逻辑优化改造，根据机组自动开停机次数自动进行轮换，主变主备用供水因为不存在频繁启停，其控制方式由运行人员根据实际需要在触摸屏上进行人为操作，提高了设备运行的效率，降低了因主备用水源频繁切换引起故障发生的几率。