坪頭水電站輔機運行概況及問題分析

馬桂方

【摘 要】水電站輔助設備主要分為油、水、氣三大系統，它們在水電站日常運行中起著非常重要的調節作用，本篇介紹坪頭水電站自投入商業運行以來全站輔機設備的運行概況，并對各輔助系統在運行中出現的各種問題進行總結剖析，以為中小型水電站輔機系統運行維護提供借鑒與參考。

【關鍵字】坪頭水電站 輔助設備 運行概況 問題分析

【中圖分類號】G267 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）03-0419-02

1、工程簡介

坪頭水電站位于涼山彝族自治州美姑、昭覺、雷波三縣交界處，是美姑河干流“一庫五級”開發方案（牛牛壩、瓦洛、瓦吉吉、柳洪、坪頭）最下游的一個梯級電站。該站開發型式為高水頭低閘引水式地下廠房，隧洞全長約10.89km，多年平均含沙量1.83kg/m3，電站裝機容量3×60MW，多年平均年發電量8.61億kw.h。2011年6月，電站三臺機組相繼投入商業運行。

2、輔機設備概況

（1）透平油系統

坪頭水電站采用TSA-32#汽輪機油作為水輪發電機組軸瓦潤滑、散熱及球閥、調速器液動壓力用油，設有兩個運行油罐、兩個凈油罐，分別承擔電站日常運行用油及貯存新油任務。同時，透平油系統配備一臺ZJCQ透平油過濾機、移動式壓力濾油機、一臺全自動濾水器等作油處理之用。每臺機組設有一套調速器油壓裝置、一套球閥油壓裝置及一套漏油回收裝置，調速器油壓裝置主要為機組接力器提供壓力油，用以驅動導葉開閉，從而控制機組轉速及調整負荷。球閥油壓裝置為球閥控制系統提供壓力油，從而控制球閥啟閉。漏油回收裝置用以回收機組接力器投退腔、球閥接力器投退腔、球閥檢修密封及工作密封投退腔、球閥控制柜內機械控制組件等處滲漏油，回收油暫時儲存在漏油箱里面，并按照設置定值通過漏油泵將回收油抽至球閥油壓裝置回油箱。

（2）水系統

坪頭水電站水系統主要包括循環技術供水系統、生活供水系統及排水系統。其中，循環技術供水系統分別為三臺機組及兩臺主變提供冷卻用水，每臺機組設置一個循環水池，并配備兩臺技術供水泵由PLC控制輪換運行。由于坪頭電站兩臺主變為戶內式三相雙繞組銅線圈水冷無載調壓油浸式升壓電力變壓器，故爾初始設計中為兩臺主變單獨設置了專門的冷卻水系統且有獨立的主變冷卻水池，但是兩臺主變獨立的冷卻水只有在其空載、倒送電情況下使用。實際上，兩臺主變的主用冷卻水依然由相應單元的循環水池提供，主變冷卻水池只作為備用供水。因為施工進度及技改條件限制，直到2012年底，主變自身的冷卻水系統才安裝調試完畢。

坪頭水電站生活用水系統主要提供消防用水、機組循環水池補水、主變循環水池補水及日常盥洗用水，系統配置一套生活用水控制柜、兩臺生活用水水泵、一個生活用水儲水壓力罐及輸水管道為生活用水提供壓力水源。

坪頭水電站排水系統包括檢修排水和滲漏排水，檢修排水是通過檢修排水泵將檢修期間殘存在機組尾水管直錐段、肘管段的積水排至尾水管進人門以下，滲漏排水則主要將滲漏集水井收集的廠房內部山體滲水、機坑排水、機組循環水池放空水及廠房球閥層地面積水等通過滲漏排水泵排出廠外。滲漏排水的排水孔設在1#機組尾水閘門后，檢修排水的排水孔設在3#機組尾水閘門后。這樣，1#機組、3#機組檢修時就必須分別全關尾水閘門，一是為避免滲漏排水回流到1#機組尾水管處，既造成檢修安全隱患又延長了檢修排水時間；二是為避免檢修排水在3#機組尾水管內形成循環，無法將其殘存水排出。

（3）氣系統

坪頭水電站氣系統包括中壓氣系統和低壓氣系統，中壓氣系統主要提供調速器及球閥油壓裝置壓力氣源，低壓氣系統主要用于機組空氣圍帶充氣、風閘制動及檢修用氣。中、低壓氣系統共用一套控制柜，中壓氣系統采用兩臺德國JPSS中壓機，壓縮機型號為WP81L，結構形式為三級活塞壓縮式，并配備一個中壓氣罐存儲及保持中壓氣在正常范圍運行。低壓氣系統采用兩臺皮帶驅動式Boge螺桿壓縮機，并配備兩個低壓氣罐用于存儲及保持低壓氣在正常范圍運行，兩個低壓氣罐出口管路間設有逆止閥，使低壓氣可以從檢修供氣管單向進入空氣圍帶和風閘制動供氣管，從而保證了機組空氣圍帶充氣及風閘制動用氣。

3、存在問題及解決方案

（1）透平油系統

a、因為機組漏油回收裝置將漏油箱內的油提升至球閥油壓裝置回油箱，這樣就形成了球閥油壓裝置回油箱油位越來越高，調速器油壓裝置回油箱油位越來越低的現象。由于調速器運行過程中對用油質量要求較高，當調速器油壓裝置回油箱油位較低時，通常采用人工補油。具體方法采用移動式壓力濾油機及PVC鋼絲軟管連接，將球閥油壓裝置回油箱多余的透平油抽至調速器油壓裝置回油箱。但是為調速器油壓裝置回油箱補油之前，應核實球閥油壓裝置回油箱的透平油質量是否滿足調速器運行要求，若發現油內含水、油色渾濁度高、油質乳化嚴重等現象，則應考慮對球閥油壓裝置進行濾油，甚至完全更換球閥油壓裝置用油，對調速器油壓裝置則應使用運行油罐內的油進行補充。

b、坪頭電站1#機組調速器油壓裝置配備的兩臺油泵，自投運以來，輪換啟動非常頻繁。在1#機組運行過程中，輪換啟動時間間隔降至5min，甚至更短，相較于其他兩臺機組運行期間15min以上的輪換間隔，很容易推斷出1#機組調速器油壓裝置存在漏氣或比較嚴重的滲漏油現象。通過2011年及2012年兩次維修，檢查出1#機組事故配壓閥未復歸到位，腔體內部存在竄油現象。因此調整閥體內部機械組件或更換性能更為可靠的事故配壓閥，才會從根本上解決該問題。無論是調速器油壓裝置還是球閥油壓裝置，配套油泵頻繁啟停的原因有很多，應根據實際運行狀況分析是控制程序、自動化元件故障，還是機械用油回路存在滲漏。

（2）水系統

坪頭水電站1#機組、2#機組及1#主變采用“兩G一變”擴大單元接線，1#主變在正常運行（即負載運行）時，冷卻用水由1#機組或2#機組循環水池提供。但是，1#主變冷卻水無論是由1#機組循環水池還是2#機組循環水池提供，它的回水都進入了2#機組循環水池。設計中將1#機組水池和2#機組水池用聯通閥聯通，目的是1#主變采用1#機組水池供水時，冷卻水還能回到1#機組水池中來。1#主變的這種供水方式給檢修和運行帶來了許多麻煩，因為2#機組檢修期間如果對2#循環水池進行放空沖洗，就必須關閉1#水池和2#水池之間的聯通閥，此時如果1#機組并網運行，則1#主變必須由1#循環水池提供冷卻水，但是這股冷卻水無法再回到1#循環水池，且有進無出。所以1#主變冷卻水改造之前，一旦檢修2#機組循環水池，1#機組就無法并網發電，1#主變失去機組循環冷卻水只能停運，無法再為廠用變倒送電，廠用電運行方式必須倒換。這樣，簡單的2#機組循環水池檢修就帶來了一系列的蝴蝶效應，既產生了不可靠運行因素又造成了繁復的運行工作。不僅如此，1#主變冷卻水改造前，1#和2#循環水池對1#主變的供水靠手動切換完成，運行工作量大，這直接導致1#機組或者2#機組盡管不運行依然對1#主變供水的狀況。由于停運機組的冷卻水依然在運行，對發電機在停機狀態下需要干燥的備用環境形成了不利因素。2012年12月份，電站主變冷卻供水進行了改造，增設了主變獨立供水系統，技術上要求只有相應發電單元有機組運行時該單元主變才使用運行機組的循環水池自動供水；如果該單元內機組都不發電，則使用主變自身的冷卻水池供水。

雖然主變冷卻供水改造后增加了專門的備用水池供水，但是依然不能滿足主變的負載運行，1#主變使用1#循環水池供水時仍然要靠1#和2#循環水池之間的聯通閥保持1#水池的水位。而且主變冷卻水改造升級后，運行管路顯得比較復雜，主變冷卻水運行可靠性有待考察?？傊?，最為穩妥的改造方法還是為1#循環水池對1#主變供水增設獨立的回水管，使1#或2#循環水池給1#主變供水時，讓回水進入各自的循環水池。

（3）氣系統

a、中壓氣系統在運行過程中，氣機部分運行較為穩定，而全廠油壓裝置自動補氣設備卻經常出現問題。由于廠內空氣質量低，通風效果差，中壓空壓機自身沒有功能完善的空氣過濾裝置，運行過程中直接從空壓機室取氣，加上空壓機排污性能不佳，導致油壓裝置自動補氣電磁閥閥芯經?？?，運行維護工作量相當大，對廠站實行“無人值班，少人值守，遠程監控”的運作模式產生了一定影響。因此，采購運行可靠、功能完備的通風、供氣及自動補氣設備，合理規劃電站通風廊道、孔洞，保障站內通風及空氣質量，對氣系統可靠運行具有積極意義。

b、低壓氣系統與中壓氣系統情況類似，但由于自身排污效果不佳，氣機排氣口壓力經常大于氣機內部壓力，導致氣機啟動失敗，通過在氣機出氣管加裝手動排氣閥排氣以后，運行情況有所改善。

c、中低壓氣系統儲氣罐的底部一般都裝有排污電磁閥，運行中應注意排污電磁閥是否按照PLC程序設計定時排污，定時關閉，如果空壓機在運行過程中出現啟動失敗現象，應及時手動輔助開啟排污電磁閥排污。

4、結束語

水電站輔機設備在電站運行過程中具有不可替代的調節作用，而油水氣滲漏、管路阻塞及電磁閥發卡等問題一直是輔機系統無法避免的，可能這些問題沒有電氣故障來的迅速，易于發覺，但是造成的后果有時會很嚴重，比如軸瓦潤滑油中斷燒瓦等事故。因此，加強輔機系統運行監視，將滲漏、阻塞等風險降到最低，提高檢修質量，把好消缺驗收關，是輔機設備乃至全站設備長期連續穩定運行的可靠保證。