蓄能电站主进水阀上下游平压信号改造

韩 轲，蒋君操，王 君，杨 恒，戴 超，吴 敏

（国网新源湖南黑麋峰抽水蓄能有限公司，湖南 长沙410213）

1 引言

蓄能电站输水流道较长，一般为一千米或数千米不等，因此为保证机组安全、提高电站运行性能，一般在机组上游侧较近处设置进水阀。该阀一般设计为球阀，是电站的主要设备，所以也被称为主进水阀或主阀。主进水阀安装在压力钢管与蜗壳之间，作为蓄能机组水泵工况起动、机组正常停机、事故停机和机组检修时截断上游水流的设备。主进水阀只有全开和全关两种状态，不用于机组流量调节。主进水阀系统主要组成部分有主阀部分（包括阀芯和阀体）、操作机构、油压装置、旁通管路、伸缩节、上（下）游密封、锁定装置、控制设备等。

主进水阀阀芯作为活动部分，无法严密封闭水流，不可避免的会产生漏水现象，因此一般在主进水阀下游侧设置了工作密封以保证完全截断水流。主进水阀关闭后投入工作密封，而开启之前需退出工作密封。为了防止主进水阀在工作密封未退出的情况下开启而损坏密封，在主进水阀控制流程中设置主进水阀的开启条件为收到工作密封退出信号和主进水阀上、下游平压信号。

2 主进水阀上下游平压方式

主进水阀平压方式主要有2种，1种是旁通阀平压，另1种是利用主进水阀阀芯漏水至蜗壳的方式实现平压。前者在球阀上下游钢管开设孔洞，用旁通管联通，中间增加阀门，称为旁通阀。平压时，旁通阀打开，从上游补水至蜗壳，实现平压。后者利用主进水阀阀芯不可能严密封闭水流的特点，利用工作密封环退出后与阀芯之间的间隙，让主进水阀上游侧漏水给蜗壳补水以实现平压。因为第1种平压方式存在压力管路上多开孔、补水时振动较大等缺点，所以目前使用较多的是第2种平压方式。

为检测主进水阀上下游平压的状态，当前普遍采用的方式为设置一个压差开关，主进水阀上、下游水压力经测压水管接入压差开关，当上、下游水压之差小于0.5 MPa时，压差开关动作输出平压信号。

3 平压信号异常原因分析

通常情况下，上下游平压的压差开关安装位置较低，以方便日常维护。水质较差时，压差开关的测压管路中易进入少量泥沙。又因为普通压力开关因为其内部测压管直径较大，少量的细微泥沙不影响其正确动作，而压差开关内部的测压软管比普通压力开关内部的测压软管更细，直径更小，所以当少量细微泥沙进入压差开关测压管后，容易在压差开关内部累积而堵塞测压管，导致压差开关不能正常动作。日常维护中发现，雨季时压差开关更容易堵塞，主要原因就是经过强降雨后，水库水质变得浑浊，管路中杂质更多，更易造成堵塞。

4 平压信号改造思路

思路一：考虑到压差开关动作异常的主要原因是测压管堵塞，因此想办法解决水中存在杂质的问题。首先在测压管路上加装精密过滤器，过滤细微的泥沙等杂质，其次改变压差开关的安装位置，将其安装在进水压力钢管和主进水阀的上方，以防止泥沙积淀。同时在日常维护工作中增加定期清洗压差开关及测压管路的维护项目。这种方法的优点是不改变设计原理和控制程序，缺点一是没有从根本上解决压差开关动作异常的问题，二是施工的工作量较大，需改动管路，加装过滤器等，另外需要定期清理过滤器以及定期清洗压差开关，也增加了日常维护工作量。

思路二：考虑到上下游平压的实质是让主进水阀上游的水进入主进水阀下游，平压后主进水阀下游的水压力与主进水阀上游水压力一样。因此可以不用检测主进水阀上、下游的压差，直接检测主进水阀的下游侧压力达到上游侧压力就可以了。即通过主进水阀下游侧压力间接反映主进水阀上、下游平压情况。这种方式的优点是摒弃了可靠性较差的压差开关，而使用可靠性更高、环境适应性更好的压力开关，从根本上解决了压差开关内部测压管路堵塞的问题，而且施工工作量小，只需将压差开关更换压力开关及封堵上游测压管路，并修改主进水阀控制程序。

比较以上两种改造思路，第一种改造思路施工难度较大，同时增加了日常维护的工作量，未从根本上解决了压差开关内部测压管路堵塞的问题；第二种改造思路不仅施工的工作量小，而且从根本上解决了压差开关动作不可靠的问题。由此显见思路二是较好的解决方案。

5 平压信号改造施工过程

按照改造思路二拟定具体的施工方案后现场实施改造，具体改造过程如下：

（1）将主进水阀原上、下游压差开关拆除。

（2）在主进水阀下游侧测压水管分流器上新接入一个压力开关，该压力开关用于替代主进水阀原上、下游压差开关。主进水阀的原上、下游压差开关的上游侧测压水管路用堵头进行封堵。

（3）使用主进水阀原上、下游差压开关的信号电缆，将新的压力开关动作信号引至主进水阀控制柜PLC中。新压力开关的动作值参考上游水库水位，取值可以比上库水位最低时的压力值稍低。

（4）在主进水阀PLC中修改主进水阀开启逻辑：当收到工作密封退出信号，且收到新的压力开关动作信号，则判定主进水阀上、下游平压。逻辑示意图如图1所示：

图1 主进水阀上、下游平压判断逻辑

（5）改造工作完成后，进行手动试验。现地手动退出主进水阀工作密封，记录主进水阀下游侧压力值，检查新的压力开关动作情况，检查主进水阀PLC逻辑中上、下游平压信号是否正确触发。然后现地手动投入球阀工作密封，记录球阀下游侧压力值，检查新的压力开关复归情况，检查PLC逻辑中主进水阀上、下游平压信号是否复归。

（6）手动试验无异常后，进行自动开关主进水阀试验。远方开、关主进水阀，确认主进水阀正常动作。

6 结语

通过分析蓄能电站主进水阀上、下游平压信号频发缺陷的原因，以及研究蓄能电站主进水阀上、下游平压信号的实现逻辑，将判断平压是否的方式由直接测量主进水阀上、下游压差改为通过测量主进水阀下游侧压力来间接判断。经过此次改造，在不提高自动化元器件自身可靠性的前提下， 通过改变思路，优化逻辑，大大提高了主进水阀自动运行的可靠性，且未减低其运行安全性。