亭子口電站技術供水系統的優化改造

馮磊

（嘉陵江亭子口水利水電開發有限公司，四川 蒼溪 628400）

亭子口電站技術供水系統的優化改造

馮磊

（嘉陵江亭子口水利水電開發有限公司，四川 蒼溪 628400）

亭子口電站技術供水系統承擔著發電機空氣冷卻器、推力軸承及導軸承油冷卻器、水輪機水導軸承油冷卻器、主變冷卻器等設備所需的冷卻用水和主軸密封用水。在實際運行過程中，存在較多問題，如主變冷卻水僅一路水源，機組供水控制程序設計復雜等，經過對其進行改造優化，技術供水系統運行穩定可靠。

技術供水系統；主變冷卻器；控制程序；改造優化

0　引言

亭子口水利樞紐位于四川省廣元市蒼溪縣境內，是嘉陵江干流開發中唯一的控制性工程，是以防洪、發電及城鄉供水、灌溉為主，兼顧航運以及攔沙減淤等其他綜合利用工程。電站共安裝4臺單機額定容量為275 MVA的水輪發電機組，電站總裝機1 100MW。

技術供水系統主要包括發電機空氣冷卻器、推力軸承及導軸承油冷卻器、水輪機水導軸承油冷卻器、主變冷卻器等設備所需的冷卻用水和主軸密封用水。每臺機組均設有1套技術供水系統，主要實現對主備用濾水器、機組供水主備用減壓閥的自動控制；主變供水主備用減壓閥和相關的技術供水電動閥門的自動控制及對流量、壓力的監視等。

1　技術供水系統存在的問題

1.1主變冷卻器供水

機組和主變的技術供水均來自于機組蝸殼取水，單機單用，無法互為備用，當機組需要排空壓力鋼管水消缺或小修時，主變將失去技術供水，需要將主變從系統中退出運行，由于亭子口水電站的主接線為發電機變壓器聯合單元角形接線，單元中另一臺主變也會同時退出運行；一臺主變送電時也需將單元中另一臺主變臨時退出運行，再同時沖擊兩臺主變受電，這樣既增加了倒閘操作的次數[1]，又增加了主變的受電沖擊次數，也減少了主變的使用壽命。

1.2技術供水PLC控制程序

（1）對機組供水、主變供水、正反沖、四通閥正反沖實行自動定期輪換，并且分汛期和非汛期兩種方式進行，而現場控制設備電動閥門可靠性不高，經常開閥、關閥不到位，造成頻繁切換不成功引起機組冷卻水中斷，使機組事故停機。

（2）當濾水器定時（4 h）清洗或差壓清洗時都會使1號濾水器與2號濾水器自動切換，切換頻率過于頻繁。且濾水器清洗、故障、堵塞等信號未上送監控。一旦電動閥未開關到位或故障，會造成頻繁切換時機組和主變冷卻供水中斷[2]。

（3）對機組供水時流量低或壓力低時切換至另1路供水，同時關閉原供水閥和減壓閥，容易造成當流量低或壓力低時另1路閥門未完全打開就將原水源關閉，易引起機組冷卻水中斷。

2　技術供水系統的改造和優化

（1）結合目前技術供水的方式，在主變技術供水室內，將4臺主變技術供水減壓閥前端管路串聯在一起，將原埋設的DN350管路加長分出1路DN200和1路DN150的管路，一路DN150管路至原技術供水系統，另一路經球閥再至新增DN200管路，從而將4臺主變技術供水串聯在一起互為備用。管路走向：從主變技術供水室DN350管路處取水，將管路沿墻配管至下游墻總管，所有管路采用支架架設方式，距地面約2.3m。其中需安裝的主要設備有每個機組段的主變技術供水DN350偏心半球閥4臺，DN200球閥4臺，DN50球閥1臺，套筒式伸縮節1臺，管路約140m及其相應的各管道附件等，其他輔助工作包括支架安裝、管路防腐等。如圖1所示。

圖1　主變冷卻器供水系統改造圖

（2）由于我廠為調頻機組，在頻繁的開停機時，X217閥或X219閥開關閥速度過快，產生水錘效應引起相連管路很大振動，對管路、減壓閥及電動閥造成損壞，所以在機組開機時，先控制機組供水系統X217閥或X219閥打開，待X217或X219閥打開后，再打開減壓閥DT3或DT4；停機時，先控制機組減壓閥DT3或DT4關閉，待機組減壓閥DT3或DT4關閉后，再關閉機組技術供水系統X217閥或X219閥，其他電動閥保持原來狀態，且主備用水源根據開停機實現自動輪換。

（3）機組運行時，當主用水源由于故障，造成壓力低（低于0.15MPa）和流量低（低于800 L/min）同時滿足情況下，能自動切換至備用水源，切換的過程中，先開備用水源的電動閥，待電動閥全開后，再開備用水源的減壓閥；待備用水源開啟正常后再關閉主用水源的減壓閥，待主用水源的減壓閥全關后，再關主用水源的電動閥，同時為了防止電動閥故障或開關不到位造成主備用水源頻繁切換，邏輯優化僅允許切換一次[3]。

（4）機組正反沖供水，在觸摸屏增設“正向供水”、“反向供水”選擇操作按鈕，4臺閥門均可控時，不需要機組停機限制條件，可以人為直接通過操作成組或單個控制閥門實現正反沖切換，某閥門不可控時，不能切換，觸摸屏給出提示，切換按鈕不顯示。取消自動定期控制，定期切換操作由運行人員根據機組實際需要進行。正反沖時閥門操作順序：X223開、X221開、X222關、X224關為正沖，X224開、X222開、X221關、X223關為反沖。

（5）將機組主備用濾水器清洗、故障、堵塞信號通過擴展繼電器上送至監控系統，避免了濾水器清洗、故障、堵塞時，運行人員在中控室無法進行監視；同時取消濾水器清洗時主備用水源自動頻繁切換功能，濾水器前后電動閥保持原來狀態，運行人員根據實際需要在觸摸屏上進行人為操作。

（6）取消主變供水自動切換控制，主備用水源減壓閥均放置OPEN位，不參與控制，只控制減壓閥前電動閥，日常的主備切換由運行人員根據實際需要在觸摸屏上操作進行，避免了主備用濾水器自動切換時壓力、流量降低使主變供水自動頻繁切換，而電動閥和減壓閥可靠性不高，易造成主變冷卻水中斷跳相鄰單元2臺機組。

（7）針對機組供水、主變供水、正反沖、四通閥正反沖自動定期輪換邏輯設計復雜，條件判斷不合理，且相互之間存在聯動關系，取消技術供水包括汛期和非汛期兩種控制方式，為了達到機組主備用水源的平均合理利用，根據機組自動開停機次數自動進行輪換，主變主備用供水因為不存在頻繁啟停，其控制方式由運行人員根據實際需要在觸摸屏上進行人為操作。

3　改造優化后的效果

針對以上機組技術供水系統提出的改進方案，目前已全部實施完成，達到的效果如下：

（1）我廠主接線為發電機變壓器聯合單元角形接線，單元中一臺主變停運另一臺主變會同時退出運行；一臺主變送電時也需將單元中另一臺主變臨時退出運行，再同時沖擊兩臺主變受電，主變技術供水增加備用水源后，將4臺主變技術供水串聯在一起互為備用，當機組需要排空壓力鋼管水消缺或小修僅停機組不需要停主變時，主變不會失去技術供水而退出運行。

1）減少了主變倒閘操作的次數，降低了誤操作的概率；

2）減少了主變的受電沖擊次數，延長了主變的使用壽命；

3）減少了水能的損失，提高了水能的合理利用。

（2）機組主備用水源根據開停機實現自動輪換后，保證了主備用水源的平均合理利用；開機時，先開啟X217閥或X219閥，待X217或X219閥全開后，再開啟減壓閥DT3或DT4；停機時，先關閉減壓閥DT3或DT4，待減壓閥DT3或DT4全關后，再關閉X217閥或X219閥，邏輯修改后，避免了因電動閥和減壓閥同時開關產生水錘效應使相連管路振動，對管路、減壓閥及電動閥造成損壞，實施至今未出現由于管路振動引起閥門故障現象。

（3）機組運行時，當主用水源壓力低和流量低同時滿足情況下，能自動切換至備用水源，切換的過程中，先開備用水源，待備用水源開啟正常后再關閉主用水源。項目實施后，消除了因單個傳感器跳變或故障引起的主備切換；消除了備用水源未全部打開的情況下主用水源先關閉的現象；同時為了防止電動閥故障或開關不到位造成主備用水源頻繁切換，僅允許主備切換一次，提高了設備運行的可靠性。

（4）在觸摸屏增設機組“正向供水”、“反向供水”選擇操作按鈕，可以根據設備實際情況通過操作成組或單個控制閥門實現正反沖切換，若某閥門不可控時，不能切換，觸摸屏給出提示，切換按鈕不顯示；閥門均可控時，不需要機組停機限制條件，均可進行正反沖操作。提高了設備運行的可靠性。

（5）將機組主備用濾水器清洗、故障、堵塞信號通過擴展繼電器上送至監控系統，便于運行人員在中控室進行遠方監視；同時取消濾水器清洗時主備用水源自動頻繁切換功能，運行人員根據實際需要在觸摸屏上進行人為操作，提高了設備運行的可靠性。

（6）主變供水自動切換控制不參與機組供水聯動控制，日常的主備切換由運行人員根據實際需要在觸摸屏上操作進行，消除了主備用濾水器自動切換時壓力、流量降低使主變供水自動頻繁切換，切換過程中易造成主變冷卻水中斷而使保護跳機，提高了設備運行的可靠性。

（7）針對機組供水、主變供水、正反沖、四通閥正反沖自動定期輪換邏輯設計復雜，條件判斷不合理，且相互之間存在聯動關系，取消技術供水包括汛期和非汛期兩種控制方式，進行邏輯優化改造，根據機組自動開停機次數自動進行輪換，主變主備用供水因為不存在頻繁啟停，其控制方式由運行人員根據實際需要在觸摸屏上進行人為操作，提高了設備運行的效率，降低了因主備用水源頻繁切換引起故障發生的幾率。

4　結論

通過對技術供水系統的改造和優化，提高了機組自動開停機成功率，減少水能損失，減少設備停電檢修時閥門操作，減少主變沖擊次數，延長主變的使用壽命，降低了因主備用水源頻繁切換造成冷卻水中斷引起故障的幾率，提高設備運行的穩定性和可靠性，為企業創造了良好的經濟效益。

[1]甘緯.大型水電機組技術供水系統優化研究與改造[J].紅水河，2013,32（1）：53-56.

[2]徐剛，王雨生.龍灘水電站機組技術供水正反向控制改造[C]//全國大型水電機組技術經驗交流會，2008.

[3]向巧鳳.水電廠機組技術供水系統改造[J].企業科技與發展，2013（13）：123-125.

TV737

B

1672-5387（2016）11-0034-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.11.012

2016-07-28

馮磊（1982-），男，工程師，從事設備管理和維護工作。