武义县杉坑桥水电站水机部分大运维运行导则

叶群建

（武义县水务局，浙江 武义 321200）

0 引言

杉坑桥电站位于武义县柳城镇杉坑村，距离县城50 km。杉坑桥电站设计水头41.5 m，原电站于1989年投产，装机2×320 kW；1996年增容同型号机组1台，总装机960 kW。由于电站存在设备陈旧，效率低，绝缘老化，影响电站安全运行。加上上游水资源的不断开发，造成水资源严重浪费。公司通过上级主管部门批准，于2011年11月对整个电站的机组进行报废重建，总装机容量3×630 kW，为卧轴混流式水轮发电机组，设计年平均发电量370万 kW·h。由于引水水工建筑物未进行改造，实际最大引用流量4.1 m3/s，实际投运的装机容量1 260 kW。

杉坑桥电站采用10 kV电压等级送出线一回，与柳城110 kV变电站相连接，输电线路3.2 km。电站主接线方式采用三机三变接线方式。发电机选用3台SFW-J630-6/990型发电机，机端额定电压400 V；发电机采用可控硅静止励磁方式。水轮机选用3台HLA551C-WJ-50，设计流量 1.65-1.9 m3/s； 3 台主变选用S11-M-800/10型全密封油浸式电力变压器。厂用变型号为S11-30/10； 400 V电气设备均为户内成套设备装置； 10 kV系统为户外设备。

设备主要技术参数见表1。

1 水轮机运行导则

1.1 水轮机运行的一般规定

表1 设备主要技术参数

水轮机的正常运行方式：水轮机可按铭牌数据长期运行。机组不得低转速长期运转，在额定转速的35%以下时，一般应制动停机。机组各部摆度及振动值应在允许范围之内。机组的制动装置应正常，停机时一般在机组转速下降至额定转速的35%以下时开始制动，制动开始至停止运转过程，不得超过5 min。水轮机一般应在自动调速情况下运行，导叶开度限制应放在相应于最大出力的开度位置，但在特殊情况下：如自动调速系统工作不稳定、失灵等，可采用手动控制，用增减调节出力。采用调速器自动控制的机组，应保证调速工作油压正常。机组在油压系统不正常情况下，应立即停机。机组在手动调速状态下运行时，值班长应指定专人看守操作，同时导叶开度不得过大，以防事故飞速，损坏设备。有下列情况时，禁止启动机组：渠道进水量达不到单机50%负荷时；前池闸门、蜗壳进水蝶阀未全开；机组自动保护失灵、调速器不能自动控制等；机组制动系统不能正常工作；机组冷却水系统工作不能保证；轴承润滑油油位过低、油色不良，冷却水系统工作不正常。当制动电磁阀故障，不能进行自动刹车制动时，必须立即用手动开启电磁阀进行刹车，然后报告上级，派人检修。机组长时间停机，应关闭进水蝶阀。

水轮机启动前应具备下列条件：①机组各转动部件灵活，无擦碰等异常现象； ②各部动力电源、操作电源、信号电源投入且正常，各表计信号指示正确； ③调速系统工作正常，各电磁阀动作正常、表计指示位置正确，在自动工况； ④水轮机轴承油位、油色合格，机组油压装置工作正常； ⑤制动系统工作正常； ⑥水轮机油、水系统处于备用状态，各阀门处于正常位置； ⑦水轮机保护和自动装置应已投入，指示正常； ⑧水轮机各部应处于随时允许启动状态；⑨发电机定子回路应无人工作，机组周围清洁无杂物。临时安全措施应拆除，恢复永久安全措施。上述①～⑨项条件具备后，缓慢提升前池进水闸门至10%开度向压力钢管充水，同时下游尾水渠应畅通；压力钢管充水完成后，全开前池进水闸门，再打开蜗壳进水阀的旁通阀，对蜗壳充水，待蜗壳压力和蝶阀前钢管压力相近后，打开蝶阀到全开。上述条件和步骤完备后才能进入开机启动程序。

1.2 水轮机的运行与维护

1.2.1 水轮机的运行操作

自动开机：水轮机的自动开机与发电机自动开机流程一致；检查机组运转情况。

手动开机：检查并确认所有设备正常，具备开机条件；将调速器切为“手动”操作方式；手动操作打开导叶开度调节机组转速到额定转速；检查机组运转情况。

自动停机：自动停机与发电机自动停机流程一致。

手动停机：确定发电机断路器确已经跳开；将调速器切换为“手动”操作方式；手动操作关闭导叶接力器到零，当机组转速下降至35%额定转速时，手动投入制动电磁阀进行制动；机组完全停转后，手动退出制动电磁阀，将调速器切换为“自动”操作方式；检查机组具备开机条件并作记录。

紧急停机：紧急停机与发电机紧急停机流程一致。

1.2.2 水轮机运行中的检查内容

水轮机各部位有无漏水、漏油现象，各轴承油位、油色是否正常，每班不得少于2次；机组运转是否正常，有无异常声音、异味；机组的振动、摆度是否正常；机组各表计指示正确；观察记录各水压、轴承温度、出力和导叶开度值；对机组各运行设备进行仔细检查；巡视检查应定时进行。每年汛期后要检查过流部件的气蚀、磨损情况，根据情况确定是否修复更换。

1.3 水轮机事故及故障处理

水轮机在运行中遇到下列情况必须迅速停机，向上级报告，找出事故原因，并排除。水轮机出力显著下降；发电机或调速器出现事故；机组发生剧烈振动或发生异常声响，经处理无效；轴承温度≥65℃；水轮机重要部件断裂；机组发生飞逸；其它有危及人身、设备安全情况时。

水轮机常见故障及应对：

1）水轮机出力下降。现象：前池进水量不变的情况下，导叶开度指针指示已达到空载开度位置，而机组达不到额定转速，或在同样出力时，导叶开度指针超过原来的开度数值，且开度指针所指示的位置与导叶实际开度又相符合的。原因：前池进水口拦污栅阻塞；导叶或转轮流道中有杂物。应对：检查钢管压力是否正常，若钢管压力下降则清理前池拦污栅上的阻塞物；保证进水量满足要求；若钢管和蜗壳压力指示正常，则报告上级请求停机处理。

2）轴承温度偏高。现象：水机轴承温度偏高报警；轴温指示值超过60℃；轴承盖烫手。应对：观察润滑油工作是否正常。检察轴承冷却水是否中断、水压是否正常。若短时（一般不超过5 min）不能排故障，立即停机并报告上级，作好记录。轴承温度过高，现象：水机轴承温度过高报警；发电机出口断路器自动跳闸，紧停动作；轴瓦温度显示超过65℃；轴承盖十分烫手。应对：监视机组紧停情况；若紧急停机未动作，手动按下调速器柜内的“紧急停机”电磁阀；报告上级，并作好记录。

3）机组过速。原因：机组过速是由于突然甩负荷引起的。现象：转速115%～140%动作；机组发出超速声；系统或发电机出口断路器跳闸，紧停动作；转速、频率指示上升。应对：现地运行人员立即到机组旁监视机组情况，若自动失灵，则手动投入紧停关闭导叶开度，使机组停机；甩负荷机组发生飞逸后，紧急停机完成后应仔细检查机组各部位有否损坏，报告上级并做记录；确认机组无损害后，才允许再次启动机组。启动时应全面检查机组各部件运转情况并监视振动、摆度及轴承温升是否正常。

4）剪断销剪断故障。现象：导叶处有金属断裂碰撞声，个别导叶拒动作。应对：现场检查确认剪断销已断裂，应报告上级处理。

5）轴承润滑油油位降低。现象；轴承油槽油位在下限，油位在指示线下。应对：检查机组各轴承油位及油槽密封、渗漏油和甩油情况；检查排油阀应严密关闭，报告上级并作记录；确认油位低，应马上对轴承槽油添加合格的润滑油到正常油位；并检查确认。

6）轴承润滑油变质和油位不正常升高。现象：油色变差；油温上升；油位升高、泡沫增多。应对：报告上级处理。

7）冷却水中断或水压不够。现象：冷却水中断故障信号报警。应对：检查冷却水出水口水流情况，若中断立即投入备用水，并检查阀门、是否损坏；检查冷却水管水压是否正常，若太低应设法调整冷却水压，检查轴承温度并尽力保证轴承温度在正常范围；检查冷却水过滤器后的水压指示是否正常，如有堵塞现象应及时报告上级处理。

8）水轮机振动、摆度超过规定值时的应对，检查机组是否在振动区运行，若是应避开该振动工况；若机组处于正常运行工况，应立即向上报汇报并密切注意机组运转情况。

9）压力钢管爆破的事故时应对，确认钢管爆破，立即想法关闭大坝进水口闸门，并发出事故警报迅速报告领导。

10）引水渠道塌方事故时应对，确认引水渠道塌方，水量大量外泄，此时应立即关闭机组，同时并报告领导，进行抢修。

2 调速器运行导则

调速器正常应处在“自动”调速状态下运行，只有当自动本身不稳定或试验时，才允许改为“手动操作”运行。

调速器油压装置设1台油泵。油泵只有当自动控制故障或试验时才投入“手动”运行。手动运行时，值班人员应在油压装置旁监视，防止调速器油压过高，造成事故。油泵自动起停控制：当油压下降到5.7 MPa时，油泵起动；到6.3 MPa时油泵停止；油压到了6.7 MPa时，安全阀溢流；油压到了7.0 MPa时，安全阀全溢流；油压下降到5.5 MPa时，发出低油压故障信号；油压下降到4.4 MPa时，事故低油压保护动作停机。油压装置工作正常，供油阀已打开，压力传感器表有正常的压力指示（5.8～6.2 MPa）；确定停机令、紧急停机令已经复归；调速器无故障信号输出；确认机械处于自动状态；触摸屏监视画面上应该有如下正确指示：导叶开度约为0%；机频为0 Hz；显示“停机备用”，“正常”状态。此时，调速器已经满足开机条件。

调速器故障应对：（1）机频信号消失：当发生输入至调速器的机频信号消失时，此时调速器维持机组在机频信号消失前的负荷不变，但不能进行自动调频。此时现地值班人员应立即向上汇报。（2）电网频率信号消失：当发生输入至调速器的网频信号消失时，如此时机组处于空载状态，则调速器控制机组频率，使之与频率给定相一致，而不再跟踪电网频率，这个切换过程是PLC内部完成的，不需人工干预。如此时处于发电运行状态时，则调速器仅发报警信号，此时虽不影响机组正常运行。但值班人员应立即向上汇报。（3）交流电源消失：当调速器交流电源消失时，此时调速器的控制电源自动由备用直流电源提供，油压压力传感器电源消失，无法控制油泵（压力传感器电源由调速器交流电源接出），此时值班人员应立即向上汇报，必要时立即停机。（4）直流电源消失：当调速器直流电源消失时，此时调速器的控制电源自动由交流电源提供，但开阀、关阀的电磁阀失电，无法自动开/停机，此时值班人员应立即向上汇报，必要时立即手动停机。（5）随动系统故障：调速器处于自动运行时，如接力器不能很好地跟随微机输出，则显示为故障状态，该故障产生的原因可能是随动系统中接力器位置传感器打滑或其他原因，此时立即向上汇报。（6）PLC程序故障：由于干扰或其他原因造成PLC内的程序出现故障或PLC外部设备通信发生故障时，则显示为故障状态。此时立即向上汇报并作停机处理。（7）导叶反馈故障：1）导叶开度指示与实际开度不相符，应对：检查导叶开度位移传感器位置是否偏移；位移传感器的电气接点是否有松动。立即向上汇报。2）油压升高，现象：油压升高报警；压力变送器指示值大于正常工作压力值；油泵继续处在工作状态、安全阀溢流。应对：立即向上汇报，并作停机处理。3）机组调速器低油压报警；油泵电机长期工作；应对：立即向上汇报，并作停机处理。事故低油压动作。4）机组调速器事故低油压报警；机组自动事故停机。应对：监视机组自动停机流程，若自动装置动作不良，则手动停机；报告上级，并做好记录。

3 机组主阀运行操作导则

蝶阀作为水轮机的进水阀，其工作状态只有全开和全关二种状态。不能作为机组的流量调节用。（1）机组导叶全关位置； （2）蝶阀油压装置压力和工作正常； （3）蝶阀活门两边水压平衡。就地开启操作：A．蝶阀控制柜上操作方式转换开关转到“就地”位置；B. 按就地控制箱上开阀按钮，监视开启动作过程。此时应是：开阀指示灯闪亮，旁通阀开启充水-阀前和阀后均压-蝶阀开启-到全开位置-“全开”指示灯亮-开阀指示灯灭-油压锁定投入-旁通阀关闭；当压力升高到停泵压力时，油泵自动停止，保压；蝶阀开启结束； （4）就地关闭操作：A. 蝶阀控制柜上操作方式转换开关在“就地”位置；B. 按就地控制箱上关阀按钮，监视关闭动作过程。此时应是：主油缸电磁阀及锁定电磁阀失电，锁定退出，关阀指示灯亮，蝶阀在重锤的作用下按设定的好的关阀速度和程序关阀，直到全关位置，“全关”指示灯亮，蝶阀关闭结束；（5）远程控制操作开启1）蝶阀控制柜上操作方式转换开关转到“远程”位置：2）在集控室计算机上发开阀命令，开阀指示灯亮：蝶阀按设定好的开启程序和速度开启，直到全开位置，“全开”指示灯亮，开阀指示灯灭；锁定电磁阀得电动作，锁定投入；当压力升高到停泵压力时，油泵自动停止，保压；开阀结束。（6）远程控制操作关闭1）蝶阀控制柜上操作方式转换开关在“远程”位置；2）在集控室计算机上发关阀命令，主油缸电磁阀及锁定电磁阀失电，锁定退出，关阀指示灯亮，蝶阀按设定的好的关阀速度和程序关阀，直到全关位置，“全关”指示灯亮，关阀结束。（7）手动操作开启：当停电或油压装置不能正常工作时，可用手动开启蝶阀。具体操作为：1）关闭常开截止阀；2）操作手摇油泵泵油，开启蝶阀到全开；3）投入重锤锁定。（8）手动关阀：1）手动脱开重锤锁定；2）在重锤的作用下全关蝶阀。当机组发生事故且因种种原因不能关闭导叶时，机组转速上升到事故关阀转速（140% ne）时，机组事故关阀保护动作，发出事故关阀命令，蝶阀按设定好的关阀速度和程序关阀，直到全关位置，“全关”指示灯亮，关阀结束。就地运行人员应到主阀旁监视关阀动作情况，保护机组安全。当蝶阀事故关闭时，“远程”控制失灵时，就地运行人员应立即操作方式转换开关切到“就地”位置，再按“就地关阀”操作方式关闭主阀。

注意事项：1）蝶阀运行中，要注意检查各联接螺栓紧固无松动、锈蚀；2）旁通阀无渗漏；蝶阀两端轴承处应无漏水；3）液压装置的油泵、油位正常，各配压阀动作灵活、无漏油；4）每3个月检查1次蓄能器中正常（正常气压为2.5 MPa），当低于2.0 MPa时必须补充氮气；5）保持液压装置中油液的清洁，投产3个月应将油过滤1次，以后每大修时更换1次。6）蝶阀应在全开位置时，且其锁定销应投入。

4 结束语

水机部分的导则还包括公用（辅助）设备系统运行操作，本文限于篇幅，不再累述。农村水电站群的集中大运维管理是一种创新性模式，也是农村水电站的一种发展趋势和必然之路。武义县小水电发展有限责任公司开展大运维管理模式的建设，对运行值班人员业务技能和管理水平提出了更高的要求，为此特编制本套《运行操作导则》以替代原电站的《发电设备运行规程》，同时也是杉坑桥水电站从“无人值班，少人值守”管理模式逐步向大运维管理下“无人值班，无人值守”模式的试行版，当武义小水电发展有限责任公司的《大运维管理平台》建设完成后，真正实现“无人值班，无人值守”时，再进行修订完善。本导则主要包括了电站电气运行和机械运行的内容、主要设备的技术规范、运行方式、运行操作，特别是对设备异常及事故应对提供了指导原则，对电站安全可靠运行和值班人员规范操作具有重要作用，电站全体运行人员应掌握本导则，生产技术管理人员及设备检修、维护人员应熟悉本导则并应遵照执行。