東坪水電廠技術(shù)供水系統(tǒng)改造實踐

胡閬

摘要：東坪水電廠從投產(chǎn)至今已運行十余年，機組技術(shù)供水系統(tǒng)取水管為預(yù)埋件，管道內(nèi)堵塞嚴(yán)重，水量、水壓在汛期內(nèi)不能完全滿足技術(shù)供水要求。對此，電廠通過增加一臺技術(shù)供水泵以滿足技術(shù)供水冗余需求，并對原有技術(shù)供水系統(tǒng)PLC程序邏輯進(jìn)行修改，滿足新泵遠(yuǎn)程自動控制啟停功能。實踐證明，此次改造提高了電廠的技術(shù)供水可靠性，保障了機組安全運行水平，為其他電廠技術(shù)供水在線改造提供了參考經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：技術(shù)供水系統(tǒng)；PLC程序；遠(yuǎn)程自動控制

東坪水電廠裝有4臺燈泡貫流式機組，單機容量18MW。機組技術(shù)供水設(shè)計采用上游壩前取水、水泵增壓方式供水。技術(shù)供水系統(tǒng)配置有4臺單級單吸離心管道泵，每臺水泵設(shè)取水口、設(shè)備、管道及控制系統(tǒng)，獨立運行。技術(shù)供水系統(tǒng)供給機組軸承油冷卻系統(tǒng)用水、發(fā)電機空冷器冷卻用水、主廠房通風(fēng)機冷卻用水以及其他用水。技術(shù)供水系統(tǒng)經(jīng)過多年的運行使用，存在管道銹蝕嚴(yán)重、異物堵塞現(xiàn)象，利用水下疏通取水口、反沖洗等方式，效果不佳，造成水泵供水效率下降，系統(tǒng)母管供水流量、壓力等不能滿足機組安全運行的需要，系統(tǒng)母管壓力頻繁低報警，因此新增一臺技術(shù)供水泵，技術(shù)供水母管壓力低時，自動投入運行以滿足生產(chǎn)運行需要。

原技術(shù)供水泵采用DFG65-160CDA/2型單級離心泵，流量45 m3/h，揚程28 m，DN100。技術(shù)供水控制系統(tǒng)PLC采用施耐德Twido系列產(chǎn)品，CPU型號為TWDLMAD40DTK，PLC程序為Twidosoft軟件編寫。

1 技術(shù)供水改造必要性和可行性

技術(shù)供水系統(tǒng)供給機組軸承油冷卻系統(tǒng)等設(shè)備用水，若技術(shù)供水水量及水壓不足將會導(dǎo)致機組軸承油溫上升，發(fā)電機風(fēng)洞內(nèi)溫度上升，嚴(yán)重威脅機組安全運行。根據(jù)相關(guān)資料研究表明從燈泡頭抗壓蓋板下取水是可行的，從機組抗壓蓋板下取水，取水系統(tǒng)是相對獨立，不改變原有取水系統(tǒng)，在技術(shù)供水系統(tǒng)母管增加進(jìn)水來源，更好滿足技術(shù)供水系統(tǒng)的需要。

2 技術(shù)供水改造機械部分實施

2.1 取水口位置的確定

在4號機組燈泡頭機組抗壓蓋板上選取位置，為了避免圖中1和2位置空腔導(dǎo)流板位置對開孔及管路布置造成影響，選取圖中3位置作為取水口位置，圖3所示位置以進(jìn)人孔位置為基點面向下游向左側(cè)平移一個單元格，向下游側(cè)平移一個單元格定位。

對取水口位置所在單元格上方的蓋板進(jìn)行加工，根據(jù)現(xiàn)場管道布置的位置畫出直徑160mm圓孔并做好標(biāo)記，通過氣割工具制作上述孔徑大小圓孔，圓孔打磨圓滑不得有毛刺、卡管等現(xiàn)象，以便于管道通過蓋板。

2.2 取水設(shè)備的制作

水下取水采用DN150不銹鋼管（外徑159mm），考慮管道過長一方面影響過水流態(tài)，另一方面管道加長，受力面積加大，管道本身受力將較為明顯，為防止管道與法蘭焊縫及本體長時間受力產(chǎn)生破壞，同時避開水流上層浮渣，采用長度1.4m。取水濾網(wǎng)采用底部以上400mm高度區(qū)域做進(jìn)水濾網(wǎng)，孔徑15-20mm，底部采用弧形網(wǎng)形式。上層法蘭部分購置特種法蘭，法蘭厚度70mm，在法蘭上按照DN150標(biāo)準(zhǔn)法蘭尺寸進(jìn)行鉆孔攻絲，鉆孔深度50mm，鉆孔數(shù)量一般為8個。為便于管路進(jìn)入導(dǎo)流板空腔區(qū)域濾網(wǎng)與管道封焊在空腔區(qū)域內(nèi)，采取現(xiàn)場驗收，確保焊縫工藝及質(zhì)量優(yōu)良。同時為加固水下取水管和取水濾網(wǎng)結(jié)合強度，設(shè)置4條縱向支撐。

上半部分檢修前加工制作成型，檢修時進(jìn)行安裝，DN150閥門采用304不銹鋼球閥。燈泡頭抗壓上層蓋板上選取合適位置安裝管卡，對管路進(jìn)行支撐與固定。下半部分安裝完畢，將加工制作好的上半部分按照圖示對接。

2.3 管路及相關(guān)設(shè)備布局

水泵層走架空管路，轉(zhuǎn)接入水泵層下游側(cè)墻壁布置取水母管，連接現(xiàn)有1號機處取水母管，抗壓蓋板上來的管路與現(xiàn)有4號機右側(cè)取水母管相連，長度90m。濾水器排污管采用DN80不銹鋼管30m。在原技術(shù)供水系統(tǒng)位置新增一套技術(shù)供水系統(tǒng)，包含水泵、電機、濾水器等，接至新安裝的技術(shù)供水系統(tǒng)，出水管路走地面沿墻布置接至4號機側(cè)技術(shù)供水母管。

3 技術(shù)供水改造項目電氣部分實施

3.1 電氣元器件的選擇

控制部分電氣元器件選型依據(jù)水泵相關(guān)額定參數(shù)選型，如表1所示。

3.2 裝置配線

新安裝技術(shù)供水泵控制屏柜內(nèi)部配線按照圖4進(jìn)行。其中，交流電源取自廠用400V室抽屜開關(guān)LS05-07；從技術(shù)供水泵新屏至舊屏敷設(shè)長度為20m KVVP-2×1.5 mm2電纜，用于原技術(shù)供水泵PLC遠(yuǎn)程控制新增技術(shù)供水泵啟、停；敷設(shè)長度為100m VV22-8×1.5 mm2電纜從技術(shù)供水泵新屏至中控室公用LCU屏柜，用于將新增技術(shù)供水泵啟、停狀態(tài)信號、電源監(jiān)控、電機故障等信號上送至監(jiān)控系統(tǒng)，便于值班人員監(jiān)視新增技術(shù)供水泵運行情況。

4 新增技術(shù)供水泵遠(yuǎn)程啟停功能的實現(xiàn)

4.1 PLC程序設(shè)計思路

考慮到機組技術(shù)供水依然主要采用原技術(shù)供水系統(tǒng)，新增技術(shù)供水泵只做為原技術(shù)供水泵備用或者緊急情況下投入運行。在進(jìn)行PLC程序邏輯修編時，新增技術(shù)供水泵只作為原技術(shù)供水系統(tǒng)的備用而設(shè)計。

遠(yuǎn)程啟泵：1、2號技術(shù)供水泵同時啟動，技術(shù)供水母管壓力低動作一定時限時，原PLC開出指令，新增技術(shù)供水泵啟動；3、4號技術(shù)供水泵同時啟動狀態(tài)下，技術(shù)供水母管壓力低動作一定時限時，原PLC開出指令，新增技術(shù)供水泵啟動。

遠(yuǎn)程停泵：1、2、3、4號機全部停機時泵在停止?fàn)顟B(tài)；技術(shù)供水母管壓力高時自動停泵。

4.2 PLC程序設(shè)計修改（如圖4）

%Q0.0+%Q0.1+%M170+10S 1、2號技術(shù)供水泵運行狀態(tài)，母管壓力低持續(xù)10S起泵；%Q0.2+%Q0.3+%M171+10S 3、4號技術(shù)供水泵運行狀態(tài)，母管壓力低持續(xù)10S起泵；%M202、 %M203、%M192均為停泵條件，其中%M202、%M203分別為技術(shù)供水母管Ⅰ、Ⅱ段壓力高，%M192為4臺機同時在停機態(tài)。

4.3 調(diào)試

對接線進(jìn)行全面檢查，接線正確，端子緊固、無松動，電壓回路對地絕緣搖測正常。對新屏柜裝置上電檢查無異常。調(diào)試過程如下：

（1）模擬正常開機。機組全停狀態(tài)下，手動加1號機開機令，1號技術(shù)供水泵啟動，手動開啟1號機軸承油冷卻水旁通閥，此時技術(shù)供水母管壓力顯示0.26MPa，運行正常。

（2）模擬技術(shù)供水母管壓力低起備泵。手動開啟2號機軸承油冷卻水旁通閥，此時技術(shù)供水母管壓力顯示0.14MPa，壓力低開關(guān)動作（動作值0.17MPa），10S后2號技術(shù)供水泵啟動，技術(shù)供水母管壓力顯示0.26MPa，運行正常。

（3）模擬1、2號泵同時啟動后壓力低起新增技術(shù)供水泵。手動開啟3、4號機軸承油冷卻水旁通閥，此時技術(shù)供水母管壓力顯示0.15MPa，壓力低開關(guān)動作（動作值0.17MPa），10S后新增技術(shù)供水泵啟動，技術(shù)供水母管壓力顯示0.32MPa，運行正常。

（4）模擬壓力高停泵。手動關(guān)閉3、4號機軸承油冷卻水旁通閥，此時技術(shù)供水母管壓力顯示0.39MPa， 壓力高開關(guān)動作（動作值0.38MPa），5秒后新增技術(shù)供水泵停止，壓力值為0.26MPa，運行正常。

（5）模擬停機令停泵。1、2、新增技術(shù)供水泵同時運行狀態(tài)下，同時手動給4臺機停機令，1、2、新增技術(shù)供水泵均停止。

（6）同理模擬3、4號開、停機狀態(tài)下的新增技術(shù)供水泵啟、停情況正常。

5結(jié)束語

技術(shù)供水系統(tǒng)是供給機組軸承油冷卻水的重要輔助設(shè)備，若技術(shù)供水不足將會導(dǎo)致機組油溫上升，嚴(yán)重時威脅機組安全運行。通過增加一臺技術(shù)供水泵作為原技術(shù)供水系統(tǒng)的冗余，極大提高了技術(shù)供水的可靠性。技術(shù)供水作為發(fā)電機組的重要輔助設(shè)備，在我國水電廠廣泛應(yīng)用，本文就技術(shù)供水改造機械安裝、電氣元器件選型、電氣布線、PLC程序修改、調(diào)試等作了詳細(xì)介紹，解決了技術(shù)供水水量、水壓不能滿足運行要求的難題，為出現(xiàn)類似問題的電廠提供一定參考。

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（作者單位：湖南省東坪水電廠）

作者簡介：胡 閬（1982-），男，湖南益陽人，工程師，主要從事水電廠發(fā)電運行及生產(chǎn)管理工作。