沙湾水电站技术供水偏心半球阀的故障分析与改进建议

　　1、概述

　　沙湾水电站位于四川省乐山市沙湾区葫芦镇，为大渡河干流下游梯级开发中的第一级电站，采用一级混合式(河床式厂房加长尾水渠)开发，以发电为主，兼顾灌溉，总装机容量为480MW(4×120MW)，属国家大(Ⅱ)型规模电站。该电站额定水头24.5m，机组技术供水采用两路蜗壳取水，主要供给机组各轴承、发电机空冷器及机组主轴密封(备用水)。因电站为径流式，库容较小，无调节能力，而来水量变幅较大，负荷变更也较为频繁，开停机次数也随之增加，所以，务必保证机组技术供水偏心半球阀能自动正常开关，才能保证自动开机的成功率。电站自发电伊始，时有因技术供水偏心半球阀不能正常自动开启、延误开机时间将会因调整负荷不满足电网运行管理实施细则中的时间响应而受到欠发电量的考核。笔者就此问题进行了分析研究，提出了此类故障的排查方法及改进建议。

　　2、机组技术供水偏心半球阀操作故障分析及处理

　　(1)可能原因之一：偏心半球阀控制方式及实际位置不正确。若在上位机给“开技术供水偏心半球阀”令，则先检查其控制方式是否在“远方”及“全关”位置，若控制方式不在“远方”位置，则到现场控制箱上将切换把手打至“远方”位置，若将切换把手打至“远方”位置之后，上位机仍未有“远方”信号，则检查切换把手是否失灵或信号反馈回路是否故障、回路接线端子是否松动等。若上位机“全关”信号灯不亮，则到现场检查控制箱上“全关”指示灯是否点亮，若此灯未点亮，则检查偏心半球阀是否在“全关”位置，若未在“全关”位置，则将切换把手打至“现地”位置后，按下“关”按钮操作阀门直到“全关”位置，若阀体到达“全关”位置后，控制箱上“全关”指示灯仍未点亮或上位机仍未有“全关”信号，则调节阀体上的行程开关直到有“全关”信号为止;若调节阀体行程开关后，控制箱上“全关”指示灯仍然未点亮，则应检查信号回路是否有故障或端子是否出现松动现象。通过排查直到上位机有“远方”及“全关”信号为止，二者缺一不可。

　　(2)可能原因之二：上位机至现地PLC通讯回路故障。监控系统给“开技术供水偏心半球阀”令后，偏心半球阀还是没有任何反应。此时，到现地LCU1#柜上将控制把手打至“现地”位置，在人机画面内操作机组技术供水偏心半球阀，若偏心半球阀动作，则证明是上下位机之间通讯故障;若偏心半球阀还是没有动作，则检查LCU柜内PLC开出模块上相应指示灯是否点亮，如未点亮则说明PLC本身未输出，则应检查操作条件是否满足、模块本身是否故障;如点亮，则检查LCU2#柜上“开技术供水偏心半球阀”J30继电器是否动作励磁，若不动作励磁，则说明LCU开出后信号未到达继电器，则应检查LCU柜内继电器电源开关是否投入或跳闸，检查PLC开出模块和J30之间连线是否松动，继电器J30是否损坏等。如果J30已动作，则说明开出没有问题，其下常开接点理应闭合，此时应检查LCU2#柜后左侧端子排上X51的第59、60号端子(开技术供水偏心半球阀)是否有松动现象以致接触不好(此控制电源为AC220V，取于技术供水偏心半球阀动力电源的B-N)。若端子未见松动现象，则检查此电源是否消失或继电器座是否已损坏。

　　排除以上情况后若还是不能远方自动运行，而在现地可以电动，则有可能为远控回路问题。由于此远控回路中串接了一个“远方停止技术供水偏心半球阀”常闭接点KA1(如果此接点断开，则远控总回路就被断开了)，于是，检查接点上的继电器KA1，若“远方停止技术供水偏心半球阀”继电器未动作励磁，则可能为接点KA1损坏、回路故障或接线端子松动。

　　(3)可能原因之三：现地控制箱内的控制元件或动力电源回路故障。若远方、现地均不能操作，则应检查控制箱内控制回路保险1FU是否熔断或接触不良，热继电器1KH是否动作(过载)或动作值调整得过小，“开技术供水偏心半球阀”接触器1KM或“关技术供水偏心半球阀”接触器2KM是否粘结或损坏。

　　若还是不能操作，则检查技术供水偏心半球阀阀体行程开关，若是“开技术供水偏心半球阀”，则要求技术供水偏心半球阀在非“全开”位置，即“全开”常闭接点不动作;若是“关技术供水偏心半球阀”，则要求技术供水偏心半球阀在非“全关”位置。即“全关”常闭接点不动作(不管是远方还是现地操作均经过此控制回路，只是远方操作时监控流程里有闭锁程序，即开阀门时须有“全关”信号，关阀门时须有“全开”信号)。

　　若在排除以上情况后还是无法操作，则应检查动力回路三相电压是否过低、缺相、接地、失电、开关误跳、接线端子松动检修后未接线及电机故障等。

　　监控系统给“开技术供水偏心半球阀”或“关技术供水偏心半球阀”令后阀体确已动作到位，但上位机无相关位置信号，则应检查上送LCU的信号回路是否正常，“全关”或“全开“接点是否正常，回路接线端子是否松脱。

　　若上位机报“机组技术供水偏心半球阀过载动作”，则到现地控制箱内检查热继电器1KH是否动作，若动作，则检查此控制回路是否有受潮接地现象;若热继电器1KH未动作，则有可能为误发信号，此情况下只需复归信号即可恢复正常。除了以上情况，还有可能是控制电源消失所致，应检查电压是否正常，若失电则将电压恢复正常即可。

　　若给“开技术供水偏心半球阀”令后，阀门往关方向动作;在给“关技术供水偏心半球阀”令后，阀门往开方向动作，则检查三相动力电源相序或本次运行前此设备有无检修作业。

　　3、建议

　　(1)由于沙湾电站水头变化较大，机组运行的稳定性将会受到一定的影响，然而，这是不可避免的，唯一可做的就是尽量使机组避开振动区运行，以保证电气回路接线端子的紧固性及稳定性。同时，还能防止因继电器接点抖动所造成的装置误动，减少不必要的损失。

　　(2)由于机组技术供水偏心半球阀及控制箱均装设在技术供水设备廊道，湿度较大，特别是夏季，控制箱内布满水汽以致控制电缆发霉、发胀。可在箱内增加温湿度控制装置或在廊道内装设除湿机，则可保证控制箱内干燥、适温，从而避免因控制电缆绝缘降低或接地所造成的拒动或误动。

　　(3)沙湾水电站机组技术供水偏心半球阀控制回路电源取自于电机动力回路的B相，为交流220V，电压波动较大且不可靠。可从机组分电屏上取一路直流电源作为该控制电源，从而可增大电源的可靠性及稳定性。

　　(4)在监控系统程序内取消“全开”、“全关”闭锁条件，即开技术供水偏心球阀时不需要判断“全关”信号是否满足，关技术供水偏心球阀时不需要判断“全开”信号是否满足，但是其控制回路中的“全关”、“全开”信号不改变，这样实施就能满足倘若信号未上送也能远方操作。

　　4、结语

　　由于机组技术供水系统属于水电站辅助设备系统，往往不被重视。沙湾水电站一年每台机组的开机次数约240次，若每次开机因处理技术供水而滞后调令时间(负荷以12万kW•h单机额定负荷计算)10min，则每次会产生欠发电量2万kW•h，一年下来的考核电量约为960万kW•h。《华中区域发电厂并网运行管理实施细则》规定：在调度指令要求机组提供基本调峰服务但机组无法满足基本技术要求时，每台次按缺额容量×调度要求调峰时间(h)×2记为考核电量，考核金额约240万元(按均价0.25元/kW•h计算)。假如按照笔者建议进行处理和改进，可大大提高自动开机的成功率，可减少因考核带来的经济损失近1000万元。