西霞院電站水輪發電機組頂蓋水位高故障分析

韓宏斌 陳 健 王丹陽 金 洋 王帥琦

（黃河水利水電開發總公司運行部，河南濟源459017）

0 引言

西霞院反調節水庫是黃河小浪底水利樞紐的配套工程。工程位于河南省洛陽市以北的黃河干流上，上距小浪底水利樞紐16 km。開發任務是以反調節為主，結合發電，兼顧灌溉、供水等綜合利用。該項工程建設，對于提高小浪底水利樞紐的綜合效益，實現黃河水資源優化配置具有重要意義。西霞院反調節水庫通過對小浪底水電站調峰發電的不穩定流進行再調節，可使下泄水流均勻穩定，滿足黃河下游河段的工農業用水及河道整治工程安全要求，有效緩解“電調”與“水調”的矛盾，對于充分發揮小浪底水利樞紐綜合效益具有不可替代的作用。西霞院電站設有4臺3.5萬kW軸流轉槳式水輪發電機組，總裝機容量14萬kW，多年平均發電量5.83億kW·h。

眾所周知，水輪發電機組頂蓋排水泵對機組的安全穩定運行起著至關重要的作用，有了頂蓋排水泵的及時啟停將頂蓋內的積水排至機組尾水，才能避免頂蓋內積水淹沒水導軸承的風險。西霞院電站四臺水輪發電機組每臺機組頂蓋內都安裝了兩臺潛水泵，由磁浮式水位計將水位信號送至頂蓋泵控制PLC內，PLC開出指令控制頂蓋泵啟停排出頂蓋內的積水，兩臺潛水泵交替運行。自投運以來，曾多次出現因為頂蓋排水泵未及時啟動導致西霞院機組頂蓋水位高報警，其中兩次造成事故停機，嚴重影響了機組的安全穩定運行。鑒于此，本文分析了造成西霞院機組頂蓋水位高報警以及機組頂蓋水位高報警造成事故停機的原因，并提出了相應的應對措施，為機組的安全穩定運行奠定了基礎，同時也為西霞院反調節電站實現“少人值守，無人值班”運行模式創造了條件。

1 造成機組頂蓋水位高報警的原因

查閱值班記錄發現，2008年以來，西霞院機組頂蓋泵排水系統主要存在以下故障導致頂蓋內水位高報警，如表1所示。

表1 頂蓋泵故障統計表

由表1可以看出，頂蓋水位浮子卡澀是造成機組頂蓋水位高報警的主要原因，其次是頂蓋泵動力電源跳閘造成頂蓋泵啟動不成功。

1.1 頂蓋水位浮子卡澀

由于黃河水的水質泥沙含量高，易造成磁浮式水位計套管外部結垢，導致浮子在套管上不能上下移動，發生卡澀。

1.2 排水泵本體故障

由于西霞院機組頂蓋排水泵使用的是普通的潛水泵，而且頂蓋泵啟停較為頻繁，所以易造成排水泵本體故障。

1.3 動力電源跳閘

由于設計原因，計算機監控系統和現地控制箱均沒有頂蓋泵動力電源監視功能。頂蓋泵控制回路電源取自頂蓋泵動力開關上側，只要頂蓋泵控制回路及PLC電源開關不跳閘，控制箱面板上的頂蓋泵停止指示燈就一直有指示，因此，當控制箱內的動力電源開關跳閘時，不打開控制箱檢查很難發現其偷跳閘情況。

1.4 出口軟管破裂

由于頂蓋排水泵出口軟管破裂，頂蓋排水泵啟動后，水通過破裂處再次流入頂蓋內部，導致頂蓋內積水不能有效排至尾水，引起頂蓋水位持續上漲。

2 機組頂蓋水位高報警造成事故停機

由于投產初期機組運行很不穩定，為了避免頂蓋水位高淹沒水導軸承油箱，設置了過多的事故停機信號，頂蓋水位過高報警就是其中之一，同時由于浮子水位計的發卡，兩次由于機組頂蓋水位高報警造成了事故停機。

3 針對以上故障情況提出整改措施

3.1 頂蓋水位浮子卡澀

由于黃河水泥沙含量高我們無法改變，因此就需要檢修人員更換運行更為可靠的磁浮式水位計，利用停機間隙加大對頂蓋水位浮子的檢查力度，及時發現結垢并及時處理，避免浮子套管外壁結垢造成浮子卡澀，影響頂蓋排水泵的正常啟停。

3.2 出口軟管破裂

定期對頂蓋排水泵進行試驗，對排水泵出口軟管進行檢查更換。

3.3 排水泵本體故障

針對排水泵本體故障，運行人員還可以通過計算機監控系統監控頂蓋泵運行啟停曲線，根據頂蓋泵停泵時間和運行時間的變化情況，判斷頂蓋排水泵的運行效率，發現效率降低時，及時通知檢修人員檢查處理，甚至于更換效率高、質量好的潛水泵。

3.4 動力電源跳閘

分析動力電源開關跳閘原因，根據頂蓋排水泵的功率、運行電流，合理配置控制箱內電源開關。在現有設備基礎上對其控制回路進行改造，對頂蓋排水泵動力電源加裝電源監視裝置，同時將電源監視信號引入計算機監控系統。

在頂蓋泵三相動力電源開關QL下側任意兩相上加裝380 V的電源監視繼電器K，利用該繼電器接點實現對頂蓋排水泵的電源監視功能。同時，對控制箱內控制回路進行改造，將控制回路中的運行指示燈電源改接至頂蓋排水泵動力電源上，通過控制箱面板上的指示燈來判斷箱內熱偶動作情況及電源跳閘情況。具體改造如圖1所示。

圖1 西霞院頂蓋泵改造后二次圖

4 結語

本文通過深入分析造成西霞院機組頂蓋水位高報警的原因，一對一地提出了相應的應對措施，經過長期的運行實踐，取得了良好的效果，機組再沒有出現過頂蓋水位高報警信號，運行可靠性得到了提高。

[1]張炳月，杜惠彬，聶元輝.西霞院反調節電站水輪機組投運初期的問題及改造[J].水電能源科學，2011，29（10）：121-123.

[2]甄華鐸，駱偉明，陳曉強.青溪水電廠軸流式水輪機頂蓋排水控制回路的改造[J].四川水力發電，2003，22（1）：55-56.