坪头水电站辅机运行概况及问题分析

马桂方

【摘 要】水电站辅助设备主要分为油、水、气三大系统，它们在水电站日常运行中起着非常重要的调节作用，本篇介绍坪头水电站自投入商业运行以来全站辅机设备的运行概况，并对各辅助系统在运行中出现的各种问题进行总结剖析，以为中小型水电站辅机系统运行维护提供借鉴与参考。

【关键字】坪头水电站 辅助设备 运行概况 问题分析

【中图分类号】G267 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）03-0419-02

1、工程简介

坪头水电站位于凉山彝族自治州美姑、昭觉、雷波三县交界处，是美姑河干流“一库五级”开发方案（牛牛坝、瓦洛、瓦吉吉、柳洪、坪头）最下游的一个梯级电站。该站开发型式为高水头低闸引水式地下厂房，隧洞全长约10.89km，多年平均含沙量1.83kg/m3，电站装机容量3×60MW，多年平均年发电量8.61亿kw.h。2011年6月，电站三台机组相继投入商业运行。

2、辅机设备概况

（1）透平油系统

坪头水电站采用TSA-32#汽轮机油作为水轮发电机组轴瓦润滑、散热及球阀、调速器液动压力用油，设有两个运行油罐、两个净油罐，分别承担电站日常运行用油及贮存新油任务。同时，透平油系统配备一台ZJCQ透平油过滤机、移动式压力滤油机、一台全自动滤水器等作油处理之用。每台机组设有一套调速器油压装置、一套球阀油压装置及一套漏油回收装置，调速器油压装置主要为机组接力器提供压力油，用以驱动导叶开闭，从而控制机组转速及调整负荷。球阀油压装置为球阀控制系统提供压力油，从而控制球阀启闭。漏油回收装置用以回收机组接力器投退腔、球阀接力器投退腔、球阀检修密封及工作密封投退腔、球阀控制柜内机械控制组件等处渗漏油，回收油暂时储存在漏油箱里面，并按照设置定值通过漏油泵将回收油抽至球阀油压装置回油箱。

（2）水系统

坪头水电站水系统主要包括循环技术供水系统、生活供水系统及排水系统。其中，循环技术供水系统分别为三台机组及两台主变提供冷却用水，每台机组设置一个循环水池，并配备两台技术供水泵由PLC控制轮换运行。由于坪头电站两台主变为户内式三相双绕组铜线圈水冷无载调压油浸式升压电力变压器，故尔初始设计中为两台主变单独设置了专门的冷却水系统且有独立的主变冷却水池，但是两台主变独立的冷却水只有在其空载、倒送电情况下使用。实际上，两台主变的主用冷却水依然由相应单元的循环水池提供，主变冷却水池只作为备用供水。因为施工进度及技改条件限制，直到2012年底，主变自身的冷却水系统才安装调试完毕。

坪头水电站生活用水系统主要提供消防用水、机组循环水池补水、主变循环水池补水及日常盥洗用水，系统配置一套生活用水控制柜、两台生活用水水泵、一个生活用水储水压力罐及输水管道为生活用水提供压力水源。

坪头水电站排水系统包括检修排水和渗漏排水，检修排水是通过检修排水泵将检修期间残存在机组尾水管直锥段、肘管段的积水排至尾水管进人门以下，渗漏排水则主要将渗漏集水井收集的厂房内部山体渗水、机坑排水、机组循环水池放空水及厂房球阀层地面积水等通过渗漏排水泵排出厂外。渗漏排水的排水孔设在1#机组尾水闸门后，检修排水的排水孔设在3#机组尾水闸门后。这样，1#机组、3#机组检修时就必须分别全关尾水闸门，一是为避免渗漏排水回流到1#机组尾水管处，既造成检修安全隐患又延长了检修排水时间；二是为避免检修排水在3#机组尾水管内形成循环，无法将其残存水排出。

（3）气系统

坪头水电站气系统包括中压气系统和低压气系统，中压气系统主要提供调速器及球阀油压装置压力气源，低压气系统主要用于机组空气围带充气、风闸制动及检修用气。中、低压气系统共用一套控制柜，中压气系统采用两台德国JPSS中压机，压缩机型号为WP81L，结构形式为三级活塞压缩式，并配备一个中压气罐存储及保持中压气在正常范围运行。低压气系统采用两台皮带驱动式Boge螺杆压缩机，并配备两个低压气罐用于存储及保持低压气在正常范围运行，两个低压气罐出口管路间设有逆止阀，使低压气可以从检修供气管单向进入空气围带和风闸制动供气管，从而保证了机组空气围带充气及风闸制动用气。

3、存在问题及解决方案

（1）透平油系统

a、因为机组漏油回收装置将漏油箱内的油提升至球阀油压装置回油箱，这样就形成了球阀油压装置回油箱油位越来越高，调速器油压装置回油箱油位越来越低的现象。由于调速器运行过程中对用油质量要求较高，当调速器油压装置回油箱油位较低时，通常采用人工补油。具体方法采用移动式压力滤油机及PVC钢丝软管连接，将球阀油压装置回油箱多余的透平油抽至调速器油压装置回油箱。但是为调速器油压装置回油箱补油之前，应核实球阀油压装置回油箱的透平油质量是否满足调速器运行要求，若发现油内含水、油色浑浊度高、油质乳化严重等现象，则应考虑对球阀油压装置进行滤油，甚至完全更换球阀油压装置用油，对调速器油压装置则应使用运行油罐内的油进行补充。

b、坪头电站1#机组调速器油压装置配备的两台油泵，自投运以来，轮换启动非常频繁。在1#机组运行过程中，轮换启动时间间隔降至5min，甚至更短，相较于其他两台机组运行期间15min以上的轮换间隔，很容易推断出1#机组调速器油压装置存在漏气或比较严重的渗漏油现象。通过2011年及2012年两次维修，检查出1#机组事故配压阀未复归到位，腔体内部存在窜油现象。因此调整阀体内部机械组件或更换性能更为可靠的事故配压阀，才会从根本上解决该问题。无论是调速器油压装置还是球阀油压装置，配套油泵频繁启停的原因有很多，应根据实际运行状况分析是控制程序、自动化元件故障，还是机械用油回路存在渗漏。

（2）水系统

坪头水电站1#机组、2#机组及1#主变采用“两G一变”扩大单元接线，1#主变在正常运行（即负载运行）时，冷却用水由1#机组或2#机组循环水池提供。但是，1#主变冷却水无论是由1#机组循环水池还是2#机组循环水池提供，它的回水都进入了2#机组循环水池。设计中将1#机组水池和2#机组水池用联通阀联通，目的是1#主变采用1#机组水池供水时，冷却水还能回到1#机组水池中来。1#主变的这种供水方式给检修和运行带来了许多麻烦，因为2#机组检修期间如果对2#循环水池进行放空冲洗，就必须关闭1#水池和2#水池之间的联通阀，此时如果1#机组并网运行，则1#主变必须由1#循环水池提供冷却水，但是这股冷却水无法再回到1#循环水池，且有进无出。所以1#主变冷却水改造之前，一旦检修2#机组循环水池，1#机组就无法并网发电，1#主变失去机组循环冷却水只能停运，无法再为厂用变倒送电，厂用电运行方式必须倒换。这样，简单的2#机组循环水池检修就带来了一系列的蝴蝶效应，既产生了不可靠运行因素又造成了繁复的运行工作。不仅如此，1#主变冷却水改造前，1#和2#循环水池对1#主变的供水靠手动切换完成，运行工作量大，这直接导致1#机组或者2#机组尽管不运行依然对1#主变供水的状况。由于停运机组的冷却水依然在运行，对发电机在停机状态下需要干燥的备用环境形成了不利因素。2012年12月份，电站主变冷却供水进行了改造，增设了主变独立供水系统，技术上要求只有相应发电单元有机组运行时该单元主变才使用运行机组的循环水池自动供水；如果该单元内机组都不发电，则使用主变自身的冷却水池供水。

虽然主变冷却供水改造后增加了专门的备用水池供水，但是依然不能满足主变的负载运行，1#主变使用1#循环水池供水时仍然要靠1#和2#循环水池之间的联通阀保持1#水池的水位。而且主变冷却水改造升级后，运行管路显得比较复杂，主变冷却水运行可靠性有待考察。总之，最为稳妥的改造方法还是为1#循环水池对1#主变供水增设独立的回水管，使1#或2#循环水池给1#主变供水时，让回水进入各自的循环水池。

（3）气系统

a、中压气系统在运行过程中，气机部分运行较为稳定，而全厂油压装置自动补气设备却经常出现问题。由于厂内空气质量低，通风效果差，中压空压机自身没有功能完善的空气过滤装置，运行过程中直接从空压机室取气，加上空压机排污性能不佳，导致油压装置自动补气电磁阀阀芯经常卡涩，运行维护工作量相当大，对厂站实行“无人值班，少人值守，远程监控”的运作模式产生了一定影响。因此，采购运行可靠、功能完备的通风、供气及自动补气设备，合理规划电站通风廊道、孔洞，保障站内通风及空气质量，对气系统可靠运行具有积极意义。

b、低压气系统与中压气系统情况类似，但由于自身排污效果不佳，气机排气口压力经常大于气机内部压力，导致气机启动失败，通过在气机出气管加装手动排气阀排气以后，运行情况有所改善。

c、中低压气系统储气罐的底部一般都装有排污电磁阀，运行中应注意排污电磁阀是否按照PLC程序设计定时排污，定时关闭，如果空压机在运行过程中出现启动失败现象，应及时手动辅助开启排污电磁阀排污。

4、结束语

水电站辅机设备在电站运行过程中具有不可替代的调节作用，而油水气渗漏、管路阻塞及电磁阀发卡等问题一直是辅机系统无法避免的，可能这些问题没有电气故障来的迅速，易于发觉，但是造成的后果有时会很严重，比如轴瓦润滑油中断烧瓦等事故。因此，加强辅机系统运行监视，将渗漏、阻塞等风险降到最低，提高检修质量，把好消缺验收关，是辅机设备乃至全站设备长期连续稳定运行的可靠保证。