尾水管水位浮子故障對調相開機的影響

陳小強

（華東桐柏抽水蓄能發電有限責任公司，浙江 天臺 317200）

尾水管水位浮子故障對調相開機的影響

陳小強

（華東桐柏抽水蓄能發電有限責任公司，浙江 天臺 317200）

抽水蓄能機組抽水前需先運行至抽水調相工況，該過程需要對轉輪室進行壓水，本文逐一分析了4個水位浮子故障對機組調相開機的影響。

壓水補氣；水位浮子；抽水調相

1　引言

華東桐柏抽水蓄能電站是一座日調節純抽水蓄能電站，安裝4臺單機容量為300MW的立軸混流可逆式單級水泵水輪機發電電動機組。平均年發電量21.18億kW·h，年抽水用電量28.13億kW·h，起著填谷、調頻、調相和事故備用等作用。

桐柏電站機組投運以來，機組尾水管4個水位浮子時常發生故障，更換過多次，對夜間抽水計劃產生了一定的影響，所以有必要分析機組尾水管哪些水位浮子故障會對抽水調相開機產生影響。

2　調相開機流程

機組抽水調相開機壓水過程分壓水階段和壓水保持階段，具體流程為：

（1）壓水階段，滿足壓水條件后，打開轉輪室壓水閥15 s，然后關閉壓水閥；

（2）再次打開壓水閥進行壓水，當尾水水位高和太高信號都消失，或者水位已經到達低位或太低位后，關閉壓水閥。

（3）進入壓水保持階段，由于氣體的流失，尾水水位會緩慢上升，當水位高或者太高信號發出后，立即打開壓水補氣閥進行補氣，補氣至水位低時延遲60 s關閉補氣閥，如果到了水位太低位則無延遲立即關閉補氣閥。圖1是4個水位浮子安裝位置圖。

3　尾水管水位浮子故障對調相開機影響的分析

4個水位浮子一般只會出現1個故障，2個及2個以上浮子同時故障的概率非常低，所以我們只考慮1個水位浮子故障對抽水調相開機的影響。

首先分析壓水過程，正常情況下，抽水調相開機壓水前尾水管充滿水，所以水位高浮子和水位太高浮子都有信號反饋，而水位低浮子和水位太低浮子都無信號反饋。在壓水過程中，水位浮子出現故障，主要體現為3類：①尾水水位壓下去后水位高或水位太高信號不能復歸；②水位已經到低或太低位置時無信號反饋；③水位信號抖動。

機組壓水過程中與水位有關的是第3步流程，見圖2。第3步流程結束后進入第4步流程，第4步流程為立即關閉調相壓水閥。所以第3步流程的反饋信號就是關閉調相壓水閥的條件。由此從邏輯圖中可以看出，調相壓水閥關閉的條件有2條，①沒有水位高和太高信號，②存在水位低或者水位太低信號，兩個條件為與或條件。

分析邏輯可以得出以下4個結論：

（1）水位低和太低只要有一個正常發出信號，壓水閥就能正常關閉，所以不會影響機組壓水過程。

（2）如果水位低和太低兩個都故障無信號反饋，只要水位高和太高信號兩個信號都消失，也能關閉壓水閥，所以仍然不影響壓水過程。

（3）水位高或者太高不管是一個還是兩個信號都故障，只要有水位低或者太低任意一個發出信號，也不影響壓水過程。

上述結論表明，尾水管水位浮子故障對壓水過程影響不大。

再分析下壓水保持過程，如圖3水位高或者太高信號是打開壓水補氣閥的條件，水位低或者太低信號是關閉壓水補氣閥的條件，水位低關閉補氣閥有60 s的延遲。當水位過高，觸碰轉輪，機組會吸收大量的有功，振動和發熱加劇，因此，在壓水保持階段設置兩個保護，一個是水位太高跳閘邏輯，作為機械保護，同時，還設置濺水功率保護作為電氣保護，以機組吸收有功值作為動作條件。

正常壓水保持過程中，水位會控制在高和低之間，高補氣，低停止，水位浮子出現故障，主要體現為3類：①尾水水位壓下去后水位高或水位太高信號不能復歸；水位低或水位太低無信號反饋。②尾水水位上升后水位高或水位太高信號無信號反饋；水位低或水位太低信號不能復歸。③水位信號抖動

考慮1個浮子故障，可以得出以下8個結論：

（1）水位高或者太高只要有一個正常發出信號，壓水補氣閥能夠正常開啟進行補氣，對整個壓水保持過程無影響。

（2）水位高信號故障不能復歸，水位高信號一直存在，壓水補氣閥會立即打開補氣，尾水水位到低位時，延遲60 s關閉補氣閥。然后隨著水位緩慢上升，水位低信號復歸，此時由于水位高信號存在，繼續打開補氣閥，等水位低信號動作60 s后，再關閉補氣閥，以此循環。這種情況雖然對壓水保持影響不大，只是補氣間隔時間會縮短。

如果此時水位低浮子也故障，壓水補氣就會把水位壓至太低位，這時補氣閥會立即關閉。因為水位是不穩定的，在太低附近會抖動，由于水位高信號一直存在，太低信號消失后會立即打開補氣閥，太低信號發出后立即關閉補氣閥，必然造成補氣閥的頻繁開啟關閉。壓水補氣閥屬于電磁液壓閥，頻繁動作很可能會造成閥門電磁機構的損壞，補氣閥一旦損壞，機組只能立即轉抽水，否則容易造成補氣失敗，水位上升而跳機。

（3）水位太高信號不能復歸，延遲2min后跳機。（跳閘邏輯中設定）

（4）水位高信號抖動，這種情況類似上面第2個結論，如果水位低和太低有信號存在，即使有水位高也不會進行補氣，如果水位已經在水位低以上，高信號使之補氣，到低水位后60 s關閉。水位能夠保持。同理，水位太高信號抖動情況一樣。

（5）水位低或者太低只有一個故障無信號反饋，都能正常關閉補氣閥，不影響壓水保持。

（6）水位低或太低信號有一個信號不能復歸，水位上升至水位高后，由于水位低或者太低信號存在，補氣無法進行，水位上升，太高動作2min后跳機，或者水位觸碰轉輪，濺水功率保護動作。

（7）水位低信號抖動，如果水位已經在高位，低信號消失，啟動補氣，低信號發出后60 s關閉補氣，以此反復，補氣閥基本會1min啟動一次，但應該可以控制水位上升，維持機組正常運行。

（8）水位太低信號抖動，由于水位太低信號沒有延遲，會造成補氣閥頻繁開啟關閉。而且此種情況下，由于補氣時間太短，一段時間后也會造成尾水管水位上升而跳機。

以上結論可以看出，水位太高、水位低、水位太

低信號不能復歸會造成跳機，太低信號抖動也有可能影響調相過程正常運行。其他類型故障基本不會影響到機組調相壓水保持過程。

4　結論

尾水管水位浮子正常工作對調相壓水保持非常重要，直接影響到機組的開機成功及調相運行。造成浮子故障的原因很多，但主要還是浮子本身質量以及運行環境造成的，在改善浮子工作環境的同時，運維人員應加強對4臺機組尾水管水位浮子的維護。特別是在抽水調相開機前檢查一遍浮子信號是否正常（有水閃爍，無水長亮），可以有效的減少浮子故障造成的調相開機失敗。

[1]梅祖彥.抽水蓄能發電技術[M].北京：機械工業出版社，2000.

陳小強（1982-），男，工程師，從事水電站運維檢修工作。

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1672-5387（2015）11-0043-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2015.11.015

2015-07-31