西霞院电站水轮发电机组顶盖水位高故障分析

韩宏斌 陈 健 王丹阳 金 洋 王帅琦

（黄河水利水电开发总公司运行部，河南济源459017）

0 引言

西霞院反调节水库是黄河小浪底水利枢纽的配套工程。工程位于河南省洛阳市以北的黄河干流上，上距小浪底水利枢纽16 km。开发任务是以反调节为主，结合发电，兼顾灌溉、供水等综合利用。该项工程建设，对于提高小浪底水利枢纽的综合效益，实现黄河水资源优化配置具有重要意义。西霞院反调节水库通过对小浪底水电站调峰发电的不稳定流进行再调节，可使下泄水流均匀稳定，满足黄河下游河段的工农业用水及河道整治工程安全要求，有效缓解“电调”与“水调”的矛盾，对于充分发挥小浪底水利枢纽综合效益具有不可替代的作用。西霞院电站设有4台3.5万kW轴流转桨式水轮发电机组，总装机容量14万kW，多年平均发电量5.83亿kW·h。

众所周知，水轮发电机组顶盖排水泵对机组的安全稳定运行起着至关重要的作用，有了顶盖排水泵的及时启停将顶盖内的积水排至机组尾水，才能避免顶盖内积水淹没水导轴承的风险。西霞院电站四台水轮发电机组每台机组顶盖内都安装了两台潜水泵，由磁浮式水位计将水位信号送至顶盖泵控制PLC内，PLC开出指令控制顶盖泵启停排出顶盖内的积水，两台潜水泵交替运行。自投运以来，曾多次出现因为顶盖排水泵未及时启动导致西霞院机组顶盖水位高报警，其中两次造成事故停机，严重影响了机组的安全稳定运行。鉴于此，本文分析了造成西霞院机组顶盖水位高报警以及机组顶盖水位高报警造成事故停机的原因，并提出了相应的应对措施，为机组的安全稳定运行奠定了基础，同时也为西霞院反调节电站实现“少人值守，无人值班”运行模式创造了条件。

1 造成机组顶盖水位高报警的原因

查阅值班记录发现，2008年以来，西霞院机组顶盖泵排水系统主要存在以下故障导致顶盖内水位高报警，如表1所示。

表1 顶盖泵故障统计表

由表1可以看出，顶盖水位浮子卡涩是造成机组顶盖水位高报警的主要原因，其次是顶盖泵动力电源跳闸造成顶盖泵启动不成功。

1.1 顶盖水位浮子卡涩

由于黄河水的水质泥沙含量高，易造成磁浮式水位计套管外部结垢，导致浮子在套管上不能上下移动，发生卡涩。

1.2 排水泵本体故障

由于西霞院机组顶盖排水泵使用的是普通的潜水泵，而且顶盖泵启停较为频繁，所以易造成排水泵本体故障。

1.3 动力电源跳闸

由于设计原因，计算机监控系统和现地控制箱均没有顶盖泵动力电源监视功能。顶盖泵控制回路电源取自顶盖泵动力开关上侧，只要顶盖泵控制回路及PLC电源开关不跳闸，控制箱面板上的顶盖泵停止指示灯就一直有指示，因此，当控制箱内的动力电源开关跳闸时，不打开控制箱检查很难发现其偷跳闸情况。

1.4 出口软管破裂

由于顶盖排水泵出口软管破裂，顶盖排水泵启动后，水通过破裂处再次流入顶盖内部，导致顶盖内积水不能有效排至尾水，引起顶盖水位持续上涨。

2 机组顶盖水位高报警造成事故停机

由于投产初期机组运行很不稳定，为了避免顶盖水位高淹没水导轴承油箱，设置了过多的事故停机信号，顶盖水位过高报警就是其中之一，同时由于浮子水位计的发卡，两次由于机组顶盖水位高报警造成了事故停机。

3 针对以上故障情况提出整改措施

3.1 顶盖水位浮子卡涩

由于黄河水泥沙含量高我们无法改变，因此就需要检修人员更换运行更为可靠的磁浮式水位计，利用停机间隙加大对顶盖水位浮子的检查力度，及时发现结垢并及时处理，避免浮子套管外壁结垢造成浮子卡涩，影响顶盖排水泵的正常启停。

3.2 出口软管破裂

定期对顶盖排水泵进行试验，对排水泵出口软管进行检查更换。

3.3 排水泵本体故障

针对排水泵本体故障，运行人员还可以通过计算机监控系统监控顶盖泵运行启停曲线，根据顶盖泵停泵时间和运行时间的变化情况，判断顶盖排水泵的运行效率，发现效率降低时，及时通知检修人员检查处理，甚至于更换效率高、质量好的潜水泵。

3.4 动力电源跳闸

分析动力电源开关跳闸原因，根据顶盖排水泵的功率、运行电流，合理配置控制箱内电源开关。在现有设备基础上对其控制回路进行改造，对顶盖排水泵动力电源加装电源监视装置，同时将电源监视信号引入计算机监控系统。

在顶盖泵三相动力电源开关QL下侧任意两相上加装380 V的电源监视继电器K，利用该继电器接点实现对顶盖排水泵的电源监视功能。同时，对控制箱内控制回路进行改造，将控制回路中的运行指示灯电源改接至顶盖排水泵动力电源上，通过控制箱面板上的指示灯来判断箱内热偶动作情况及电源跳闸情况。具体改造如图1所示。

图1 西霞院顶盖泵改造后二次图

4 结语

本文通过深入分析造成西霞院机组顶盖水位高报警的原因，一对一地提出了相应的应对措施，经过长期的运行实践，取得了良好的效果，机组再没有出现过顶盖水位高报警信号，运行可靠性得到了提高。

[1]张炳月，杜惠彬，聂元辉.西霞院反调节电站水轮机组投运初期的问题及改造[J].水电能源科学，2011，29（10）：121-123.

[2]甄华铎，骆伟明，陈晓强.青溪水电厂轴流式水轮机顶盖排水控制回路的改造[J].四川水力发电，2003，22（1）：55-56.