某大型水电站筒阀流程优化与分析

某大型水电站筒阀流程优化与分析

宋鑫，高滨，王博宇，张磊磊

（雅砻江流域水电开发有限公司两河口水力发电厂，成都 610051）

摘要：水轮发电机组自动开停机成功率是水电站机组可靠运行的重要系数。本文对某大型水电站开停机流程中筒阀起落操作进行分析，以提高自动开停机成功率。日常工作中筒阀的频繁提落操作，可能会导致当开机时筒阀在提起过程中，遇到筒阀出现发卡的现象，将导致筒阀无法提到全开，影响到机组的正常开机，造成机组开机失败。本文针对机组开停机过程中筒阀不参与流程进行分析，对其他水电站水轮发电机组自动开停机流程提供参考。

关键词：机组开停机流程；筒阀系统

0 前言

水电站机组开停机成功率是水电厂安全、稳定、可靠运行的一个重要考核指标[1-3]。在计算机监控系统操作机组开停机流程，从机组停机至并网发电和机组解列至停机流程，各辅助设备和断路器正常动作则开停机成功，否则流程退出机组开停机失败。优化辅助设备参与流程判断，从而提高机组开停机成功率。机组开停机过程中发现筒阀的频繁提落操作，可能会导致当开机时筒阀在提起过程中，遇到筒阀出现发卡的现象，将导致筒阀无法提到全开，影响到机组的正常开机，造成机组开机失败以及可用系数降低。开停机过程中提落筒阀平均时间为80s,若机组开机过程中不操作筒阀，可提升机组的开机响应速度。本文从筒阀不参与机组开停机流程的影响分析。

1 机组开停机流程

水轮发电机组停机至发电一般分为四个阶段：停机—空转—空载—发电[4]。其流程为：机组开机条件满足，运行人员在监控系统下发开机令，首先启动吸油雾装置、电刷粉尘收集装置、技术供水系统及高压油系统，并退出机械制动系统、加热器及蠕动装置。然后开启筒阀，筒阀全开之后开机令至调速器，机组转速上升至定值转速后退出高压油，达到空载态之后进行励磁系统远方起励，达到空载态后启动同期装置合上发电机出口断路器GCB，最后并网至发电态。如图1所示。

发电至停机也分为四个阶段：发电—空载—空转—停机[5]。其流程为：机组减有功功率和无功至定值负荷以下，分发电机出口开关至空载态，励磁系统进行远方逆变至空转态，投入高压油系统然后停机令至调速器系统并关闭筒阀，减低机组转速降至定值转速投入机械制动、制动粉尘收集装置和加热器，机组转速小于定值转速后退出电刷粉尘收集装置、高压油系统、技术供水系统、吸油雾装置并投入蠕动装置和加热器，待机组停机态到达。如图2所示。

图1 停机至发电流程（修改前）

图2 发电至停机流程（修改前）

2 机组停机状态下筒阀保持全开的影响分析

当机组在停机状态下筒阀保持全开状态时，筒阀液压控制系统所安装的阀组运行条件良好。在筒阀全开时液压系统所安装的阀组中，双线圈阀组为自保持式电磁阀，线圈无长带电的情况;单线圈的阀组处于自然状态线圈不带电;调节单元的比例伺服阀在筒阀全开时，线圈会出现带电发热的情况，但阀组温度上升到一定程度时将不会继续升高，且比例伺服阀的温度上限为150℃。所以当机组在停机状态下筒阀保持全开，对筒阀液压控制系统机械部分无影响。

当机组在停机状态下筒阀保持全开状态时，对筒阀液压管路系统及同步分流器各阀门及接头的安装可靠性要求极高,此时筒阀液压管路处于持续带压的状态，在长时间带压及机组振动下，需加强对筒阀液压管路的巡检，保证筒阀液压管路运行的安全可靠性。

当机组检修时水轮机所测导叶端面间隙及立面间隙如下:水轮机导叶上端面间隙为0.50-0.95mm;下端面间隙为0.40-0.95mm，根据导叶端面间隙分配比例，部分数据超出6:4标准，但在5:5标准之内，不会与顶盖和底环发生刮擦,数据满足运行要求。水轮机导叶立面最大间隙为0.1mm深度30mm,导叶立面间隙符合运行标准。根据检修时水轮机所测导叶端面间隙及立面间隙数值判断，导叶在全关时，漏水量在设计要求范围内。

当机组导叶全关，筒阀在全开位置时，筒阀控制系

统可以接收监控系统下发的关筒阀命令启动关闭筒阀流程，机组正常运行但需紧急关闭筒阀时，可以远方/现地事故关闭筒阀。

筒阀在全开位置时，筒阀控制系统开出+4V电压

信号至调节单元比例阀,将筒阀保持在全开位置，防止长时间由于渗漏引起筒阀下滑，同时筒阀控制系统设置了“筒阀失步”报警，用于监视筒阀在非全开位置。

3 结论

机组开机过程中，筒阀在机组技术供水投入后开启，筒阀全开后开启导叶，若在机组开机过程中筒阀保持全开，则在判断技术供水已投入后开启导叶，不影响机组开机流程的正常执行。需在操作开启筒阀操作命令开出前增加判断筒阀是否全开的判断条件，若筒阀已全开，则不发开筒阀命令。如图3所示。机组停机过程中，筒阀在判断导叶全关后关闭。若在机组停机过程中不操作关筒阀命令，需删除流程中关筒阀命令及筒阀全关判断测点，停机流程方能正确执行。如图4所示。

图3 停机至发电流程（修改后）

图3 发电至停机流程（修改后）

筒阀液压控制系统各阀组运行状况良好，根据控制系统及液压回路设定,除调节单元的比例伺服阀外,筒阀液压控制系统所安装阀组为自保持式及单线圈阀组。在运行过程中，阀组长带电时间较短，对阀组的使用寿命有较高保证。比例伺服阀设计精密且可靠系数较高,满足筒阀全开时,线圈持续带电的运行条件。筒阀液压控制系统运行良好可靠。机组开停机过程中取消筒阀提落操作，并保持筒阀在全开状态方案可行，同时为确保筒阀系统正常运行，后续筒阀系统的定期维护建议加下：

（1）每周加强机组巡检，检查筒阀液压系统的各接头、阀门，保证筒阀液压管路在持续带压情况下运行状况良好，无影响机组运行的“跑、冒、滴、漏”等情况，检查筒阀控制系统的各接力器行程、接力器上下腔压力以及比例阀电压值正常，确保筒阀控制系统运行状况良好。

（2）根据机组运行周期，定期对筒阀液压系统的油样进行化验及过滤，保证筒阀液压系统油样合格，满足运行要求。提高筒阀液压系统阀组长期运行的安全系数，降低阀组卡涩的风险。

（3）结合机组检修，开展筒阀控制系统检修工作，检查各控制阀组线圈阻值合格、动作正常，检查筒阀现地及远方控制方式下开启、关闭及事故关闭动作正常。

参考文献

[1]刘凯.关于水轮发电机组自动开停机成功率的提高[J].云南水力发电,2019,35(3):141-144.

[2]车军.某水电站开停机成功率影响因素分析及对策[J].云南水力发电,2023,39(3):245-250

[3]王振羽.自动模式下的水电机组发电控制设计与实现[J].中国农村水力水电,2022,(8):237-241.

[4]陈庆松.某大型水电站机组开停机流程的分析与优化[J].云南水力发电,2022,38(8):219-222.

[5]肖贵银;孟万里;李冲;朱斌;张云松.某大型水电站机组开停机流程的研究与优化[J].大电机技术,2023(S2):30-33.

作者简介

宋鑫（1995-），2018年毕业于华北水力水电大学电气工程及其自动化专业，现从事水电站监控设备维护管理工作，工程师。

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