小浪底检修排水系统自动控制可行性分析

2017-04-17苏相斌刘成东张鹏飞

东北水利水电 2017年9期

关键词：排水泵小浪底轴封

席兵，苏相斌，刘成东，张鹏飞

（水利部小浪底水利枢纽管理中心，河南郑州450000）

小浪底检修排水系统自动控制可行性分析

席兵，苏相斌，刘成东，张鹏飞

（水利部小浪底水利枢纽管理中心，河南郑州450000）

发电厂的自动化程度是体现其现代化水平及运行可靠性和经济性的一项重要指标。目前小浪底绝大部分设备均已实现自动化控制，但仍有一小部分设备未能实现，其中就包括检修排水系统。因此，检修排水系统早日实现自动控制对小浪底电厂来说是相当重要的。

小浪底电厂；检修排水；自动控制

小浪底电厂安装有6台300 MW的混流式水轮发电机组，电站按“少人值班，无人值守”设计理念建设。每年都要有至少7台次机组有大修或小修任务，而机组大小修都需要排空流道。因此，检修排水系统使用相当频繁，而其自动化控制的要求也尤其强烈。

1 问题的提出

目前小浪底电站机组检修排水系统主要由盘阀、检修排水干管、3台检修排水泵等设备组成，机组检修过程中，需要运行人员通过工业电视系统监视检修干管上压力表的读数，远控或手动操作排水泵的启、停。3台排水泵的进出口阀门目前不能完全实现远程控制，时常需要人为现地电动甚至手动开关；3台泵的加热器需要现地手动在泵房内进行投退操作。检修排水系统的现状，加大了运行人员的工作强度，对系统的运行安全不利，也是电站实现郑州集控运行前需要解决的问题。

2 当前运行方式的不足

2.1 阀门的操作

为保证停泵期间泵体不过流，减少轴封的磨损，降低轴封漏水的故障率，停泵后须将泵的进出口阀门关闭。而启泵前需要将阀门全开。因此，阀门操作的快捷可靠是保证检修排水系统安全稳定运行的一个必要条件。而当前的状况是这6个阀门并不能全部实现电动操作，有些阀门还需要现地手动操作，甚至在操作时还会出现阀门发卡操作不动的情况，影响泵的正常运行和系统的正常排水；阀门无法可靠关闭，将导致泵体叶轮长期倒转磨蚀轴封的情况，进而造成轴封刺水，影响近处电气设备的运行安全。目前的现状对系统运行的便捷性和安全性不利。

2.2 加热器的操作

加热器是保证排水泵在停运期间不因受潮而降低绝缘的附属设备，是保证排水泵运行安全的必要保障。启泵前停用，停泵后投入。检修排水系统的加热器控制箱设在泵房内，且只能现地操作，中控室到泵房需要走40多米高的楼梯，大约相当于爬楼15层，加大了运行人员的劳动强度，既不经济又不快捷。

2.3 泵的操作

当前3台排水泵虽然已实现了上位机操作，但仍存在一些问题。泵的启停是由监屏人员通过监视工业电视显示的检修干管压力表的读数来进行操作的，存在一定的不可控的因素。如果监屏人员因处理其它故障或进行长时间上位机操作时，就可能在一段时间内忽略观察工业电视的画面，造成忘记启泵的情况；另外，工业电视存在死机和画面卡顿的情况，如不能及时被发现也会造成不能及时启泵的情况。这些情况的发生都有可能造成水淹厂房的危险。

3 理想的运行方式

针对上述不足，建议对检修排水系统控制回路进行改造，以实现如下运行控制方式：

1）泵的运行由PLC控制，实现全自动。在机组检修期间，将系统切至自动模式，泵的启停通过压力传感器等元件和PLC程序实现自动控制，轮流启动。在无检修任务期间将PLC切至停用或手动模式。

2）阀门、加热器的操作和泵实现自动联动。启泵前自动退出加热器，全开进出口阀门，停泵后自动关闭阀门，投入加热器。

3.系统出现的任何故障都能及时上送上位机，让监屏人员能及时发现。

4 可行性分析

1）泵的运行由PLC控制实现全自动并将所有状态和故障信号及时上送上位机。根据西霞院的检修排水系统的改造结果和运行状态来看，实现起来应该不存在技术问题，难度可能在于泵房与泵房控制室之间及泵房控制室与中控室之间距离都比较长，改造起来工程量较大。

2）阀门、加热器的操作和泵实现自动联动的问题也不难实现，将其控制回路接入PLC，和泵的启停一起写入程序就可以实现。

3）通过咨询和分析，这项改造的最大难点在于泵的自动启停。由于检修干管管路较长，水压较大，排水泵扬程较高，在停泵后管路内部会形成部分真空段，引起水锤波动，将存在较长时间的压力波动。由此会造成排水泵的反复启停，相关阀门和加热器等设备也会随之在短时间内反复动作，进而造成设备损坏。根据运行经验和查阅资料及咨询相关技术人员后，可以采用以下方案来解决这个问题：一是在排水泵的自动控制回路中加入延时回路，以实现在停泵后若干分钟内排水泵不再启动的效果，延时的时长以确保停泵后管路压力平稳为宜。至于停泵后管路内的真空水锤问题则可以通过在管路上的适当位置加装真空破坏装置来实现，以求在较短的时间内让管路内的水锤消失，压力平稳。至于启停泵的压力设定值可在改造后经过现场试验来确定。此方案实施后，可有效解决存在的问题。