东坪水电厂技术供水系统改造实践

胡阆

摘要：东坪水电厂从投产至今已运行十余年，机组技术供水系统取水管为预埋件，管道内堵塞严重，水量、水压在汛期内不能完全满足技术供水要求。对此，电厂通过增加一台技术供水泵以满足技术供水冗余需求，并对原有技术供水系统PLC程序逻辑进行修改，满足新泵远程自动控制启停功能。实践证明，此次改造提高了电厂的技术供水可靠性，保障了机组安全运行水平，为其他电厂技术供水在线改造提供了参考经验。

关键词：技术供水系统；PLC程序；远程自动控制

东坪水电厂装有4台灯泡贯流式机组，单机容量18MW。机组技术供水设计采用上游坝前取水、水泵增压方式供水。技术供水系统配置有4台单级单吸离心管道泵，每台水泵设取水口、设备、管道及控制系统，独立运行。技术供水系统供给机组轴承油冷却系统用水、发电机空冷器冷却用水、主厂房通风机冷却用水以及其他用水。技术供水系统经过多年的运行使用，存在管道锈蚀严重、异物堵塞现象，利用水下疏通取水口、反冲洗等方式，效果不佳，造成水泵供水效率下降，系统母管供水流量、压力等不能满足机组安全运行的需要，系统母管压力频繁低报警，因此新增一台技术供水泵，技术供水母管压力低时，自动投入运行以满足生产运行需要。

原技术供水泵采用DFG65-160CDA/2型单级离心泵，流量45 m3/h，扬程28 m，DN100。技术供水控制系统PLC采用施耐德Twido系列产品，CPU型号为TWDLMAD40DTK，PLC程序为Twidosoft软件编写。

1 技术供水改造必要性和可行性

技术供水系统供给机组轴承油冷却系统等设备用水，若技术供水水量及水压不足将会导致机组轴承油温上升，发电机风洞内温度上升，严重威胁机组安全运行。根据相关资料研究表明从灯泡头抗压盖板下取水是可行的，从机组抗压盖板下取水，取水系统是相对独立，不改变原有取水系统，在技术供水系统母管增加进水来源，更好满足技术供水系统的需要。

2 技术供水改造机械部分实施

2.1 取水口位置的确定

在4号机组灯泡头机组抗压盖板上选取位置，为了避免图中1和2位置空腔导流板位置对开孔及管路布置造成影响，选取图中3位置作为取水口位置，图3所示位置以进人孔位置为基点面向下游向左侧平移一个单元格，向下游侧平移一个单元格定位。

对取水口位置所在单元格上方的盖板进行加工，根据现场管道布置的位置画出直径160mm圆孔并做好标记，通过气割工具制作上述孔径大小圆孔，圆孔打磨圆滑不得有毛刺、卡管等现象，以便于管道通过盖板。

2.2 取水设备的制作

水下取水采用DN150不锈钢管（外径159mm），考虑管道过长一方面影响过水流态，另一方面管道加长，受力面积加大，管道本身受力将较为明显，为防止管道与法兰焊缝及本体长时间受力产生破坏，同时避开水流上层浮渣，采用长度1.4m。取水濾网采用底部以上400mm高度区域做进水滤网，孔径15-20mm，底部采用弧形网形式。上层法兰部分购置特种法兰，法兰厚度70mm，在法兰上按照DN150标准法兰尺寸进行钻孔攻丝，钻孔深度50mm，钻孔数量一般为8个。为便于管路进入导流板空腔区域滤网与管道封焊在空腔区域内，采取现场验收，确保焊缝工艺及质量优良。同时为加固水下取水管和取水滤网结合强度，设置4条纵向支撑。

上半部分检修前加工制作成型，检修时进行安装，DN150阀门采用304不锈钢球阀。灯泡头抗压上层盖板上选取合适位置安装管卡，对管路进行支撑与固定。下半部分安装完毕，将加工制作好的上半部分按照图示对接。

2.3 管路及相关设备布局

水泵层走架空管路，转接入水泵层下游侧墙壁布置取水母管，连接现有1号机处取水母管，抗压盖板上来的管路与现有4号机右侧取水母管相连，长度90m。滤水器排污管采用DN80不锈钢管30m。在原技术供水系统位置新增一套技术供水系统，包含水泵、电机、滤水器等，接至新安装的技术供水系统，出水管路走地面沿墙布置接至4号机侧技术供水母管。

3 技术供水改造项目电气部分实施

3.1 电气元器件的选择

控制部分电气元器件选型依据水泵相关额定参数选型，如表1所示。

3.2 装置配线

新安装技术供水泵控制屏柜内部配线按照图4进行。其中，交流电源取自厂用400V室抽屉开关LS05-07；从技术供水泵新屏至旧屏敷设长度为20m KVVP-2×1.5 mm2电缆，用于原技术供水泵PLC远程控制新增技术供水泵启、停；敷设长度为100m VV22-8×1.5 mm2电缆从技术供水泵新屏至中控室公用LCU屏柜，用于将新增技术供水泵启、停状态信号、电源监控、电机故障等信号上送至监控系统，便于值班人员监视新增技术供水泵运行情况。

4 新增技术供水泵远程启停功能的实现

4.1 PLC程序设计思路

考虑到机组技术供水依然主要采用原技术供水系统，新增技术供水泵只做为原技术供水泵备用或者紧急情况下投入运行。在进行PLC程序逻辑修编时，新增技术供水泵只作为原技术供水系统的备用而设计。

远程启泵：1、2号技术供水泵同时启动，技术供水母管压力低动作一定时限时，原PLC开出指令，新增技术供水泵启动；3、4号技术供水泵同时启动状态下，技术供水母管压力低动作一定时限时，原PLC开出指令，新增技术供水泵启动。

远程停泵：1、2、3、4号机全部停机时泵在停止状态；技术供水母管压力高时自动停泵。

4.2 PLC程序设计修改（如图4）

%Q0.0+%Q0.1+%M170+10S 1、2号技术供水泵运行状态，母管压力低持续10S起泵；%Q0.2+%Q0.3+%M171+10S 3、4号技术供水泵运行状态，母管压力低持续10S起泵；%M202、 %M203、%M192均为停泵条件，其中%M202、%M203分别为技术供水母管Ⅰ、Ⅱ段压力高，%M192为4台机同时在停机态。

4.3 调试

对接线进行全面检查，接线正确，端子紧固、无松动，电压回路对地绝缘摇测正常。对新屏柜装置上电检查无异常。调试过程如下：

（1）模拟正常开机。机组全停状态下，手动加1号机开机令，1号技术供水泵启动，手动开启1号机轴承油冷却水旁通阀，此时技术供水母管压力显示0.26MPa，运行正常。

（2）模拟技术供水母管压力低起备泵。手动开启2号机轴承油冷却水旁通阀，此时技术供水母管压力显示0.14MPa，压力低开关动作（动作值0.17MPa），10S后2号技术供水泵启动，技术供水母管压力显示0.26MPa，运行正常。

（3）模拟1、2号泵同时启动后压力低起新增技术供水泵。手动开启3、4号机轴承油冷却水旁通阀，此时技术供水母管压力显示0.15MPa，压力低开关动作（动作值0.17MPa），10S后新增技术供水泵启动，技术供水母管压力显示0.32MPa，运行正常。

（4）模拟压力高停泵。手动关闭3、4号机轴承油冷却水旁通阀，此时技术供水母管压力显示0.39MPa， 压力高开关动作（动作值0.38MPa），5秒后新增技术供水泵停止，压力值为0.26MPa，运行正常。

（5）模拟停机令停泵。1、2、新增技术供水泵同时运行状態下，同时手动给4台机停机令，1、2、新增技术供水泵均停止。

（6）同理模拟3、4号开、停机状态下的新增技术供水泵启、停情况正常。

5结束语

技术供水系统是供给机组轴承油冷却水的重要辅助设备，若技术供水不足将会导致机组油温上升，严重时威胁机组安全运行。通过增加一台技术供水泵作为原技术供水系统的冗余，极大提高了技术供水的可靠性。技术供水作为发电机组的重要辅助设备，在我国水电厂广泛应用，本文就技术供水改造机械安装、电气元器件选型、电气布线、PLC程序修改、调试等作了详细介绍，解决了技术供水水量、水压不能满足运行要求的难题，为出现类似问题的电厂提供一定参考。

参考文献：

[1]水电站技术供水系统设计探析[J].赵文庆 水利规划与设计.2015（12）.

[2]现代电气控制及PLC应用技术（第2版） 王永华 北京航空航天大学出版社 2008-02-01.

[3]双河水电站技术供水系统改造方案[J].马波 硅谷.（21）.

[4]苗尾水电站技术供水系统设计[J].周淼汛，丁丽香，钱瑭 云南水力发电.2017（S1）.

（作者单位：湖南省东坪水电厂）

作者简介：胡 阆（1982-），男，湖南益阳人，工程师，主要从事水电厂发电运行及生产管理工作。