導(dǎo)語(yǔ)：水電站水輪發(fā)電機(jī)組頂蓋排水系統(tǒng)研究一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢(xún)客服老師，歡迎參考。

摘要：頂蓋排水系統(tǒng)是水輪發(fā)電機(jī)組必要的輔助系統(tǒng)之一，不論機(jī)組在發(fā)電態(tài)亦或是停機(jī)態(tài)，頂蓋積水主要由導(dǎo)葉中軸套漏水和頂蓋與大軸間漏水等原因引起，頂蓋排水泵作為頂蓋排水系統(tǒng)的核心，其作用是排走滲漏積水，防止積水過(guò)多引發(fā)水淹水導(dǎo)軸承，導(dǎo)致機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)。以梨園水電站機(jī)組頂蓋排水泵運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)為例，深刻剖析其原因并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化改造，大大提高了頂蓋排水系統(tǒng)的可靠性。

關(guān)鍵詞：頂蓋排水系統(tǒng)；頂蓋積水；滲漏積水；梨園水電站

梨園水電站地處金沙江中游，機(jī)組型式為混流式機(jī)組，裝機(jī)容量4×600MW，額定水頭106m。受機(jī)組結(jié)構(gòu)的限制，水輪機(jī)頂蓋排水采用水泵強(qiáng)迫排水方式，在電站建設(shè)期，按照設(shè)計(jì)將頂蓋排水泵安裝在頂蓋支臂上，其高程為1496m。頂蓋排水系統(tǒng)配備了3臺(tái)三級(jí)自吸泵，互為備用，水泵型號(hào)為QXN30-60A/3-11,額定流量30m3/h、揚(yáng)程60m。梨園水電站自4臺(tái)機(jī)組投運(yùn)以來(lái)，機(jī)組頂蓋排水泵單次運(yùn)行時(shí)間均在40min以上，排水泵運(yùn)行時(shí)間［1］過(guò)長(zhǎng)，嚴(yán)重影響到水泵壽命和機(jī)組安全穩(wěn)定［2］運(yùn)要從事水電站機(jī)械設(shè)備檢修維護(hù)工作。*行（期間已損壞5臺(tái)水泵）。結(jié)合問(wèn)題的癥結(jié)，根據(jù)頂蓋排水形式合理地改造了頂蓋排水系統(tǒng)，優(yōu)化排水泵的運(yùn)行方式，降低了頂蓋排水泵運(yùn)行時(shí)間。

1問(wèn)題癥結(jié)及原因分析

針對(duì)梨園水電站頂蓋排水泵運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題，從問(wèn)題本質(zhì)出發(fā)就水的源頭和水的去向兩個(gè)方面展開(kāi)分析，提出了兩種推斷：頂蓋漏水量大和頂蓋排水系統(tǒng)排水量小。通過(guò)對(duì)2號(hào)機(jī)組頂蓋漏水量［3］及頂蓋排水泵流量進(jìn)行多次測(cè)量得知，機(jī)組頂蓋漏水量高達(dá)11.5m3/h，排水泵流量低至20m3/h。由此，判定頂蓋排水泵運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)的癥結(jié)為：①頂蓋漏水量大；②頂蓋排水系統(tǒng)流量小。針對(duì)問(wèn)題癥結(jié)，經(jīng)過(guò)資料查詢(xún)和現(xiàn)場(chǎng)檢查確定找出了以下3個(gè)主要原因。

1.1頂蓋排水管路長(zhǎng)、彎頭過(guò)多

3臺(tái)水泵出口排水支管匯成1根總管將頂蓋積水由頂蓋經(jīng)尾水平臺(tái)排至尾水閘門(mén)后，管路出口高程1523.5m，如圖1所示?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量排水管路長(zhǎng)度為120m，彎頭數(shù)量11個(gè)。由于排水管路長(zhǎng)、彎頭多導(dǎo)致頂蓋排水泵排水過(guò)程沿程損失和局部損失［4］過(guò)大，進(jìn)而影響排水效率。

1.2止回閥失效

經(jīng)檢查在2號(hào)機(jī)組1號(hào)頂蓋排水泵運(yùn)行期間，另外兩臺(tái)停泵管路存在明顯的返水情況，通過(guò)測(cè)量發(fā)現(xiàn)返水流量高達(dá)2m3/h左右。2號(hào)機(jī)組檢修期間，檢查確認(rèn)3臺(tái)頂蓋排水泵出口水平布置的對(duì)夾式止回閥均出現(xiàn)了不同程度的卡塞，其中兩個(gè)止回閥的彈簧已經(jīng)斷裂、閥已失效。水平布置的止回閥由于受力不均極易造成閥的卡澀甚至損壞，進(jìn)而導(dǎo)致主用泵運(yùn)行排水倒灌回備用泵管路中，造成水泵排水效率低，減少了頂蓋排水系統(tǒng)排水流量。1.3大軸水腔密封條老化斷裂梨園水電站主軸密封［5］分為工作密封和檢修密封。工作密封主要由滑環(huán)、密封環(huán)、嵌入式密封環(huán)、支持環(huán)、主軸密封供水管路以及大軸水腔密封箱等組成。大軸水腔密封箱體中的水來(lái)自于頂蓋與大軸間漏水和主軸密封技術(shù)供水,它主要依靠工作密封和其上部一圈φ9mm水腔密封條進(jìn)行密封，2號(hào)機(jī)組檢修期間，拆卸大軸水腔密封箱體檢查發(fā)現(xiàn)，水腔密封條已嚴(yán)重老化多處斷裂，密封已失效，造成頂蓋漏水量增大。

2優(yōu)化改造過(guò)程

綜合以上主要原因，經(jīng)過(guò)與水泵廠家和設(shè)計(jì)單位的溝通交流，最終確定了頂蓋排水系統(tǒng)的針對(duì)性?xún)?yōu)化改造方案。

2.1改造頂蓋排水管路

頂蓋排水管路改造項(xiàng)目將管路由頂蓋經(jīng)尾水平臺(tái)排至尾水改為經(jīng)頂蓋平壓管排至尾水管中，如圖2所示。改造后，頂蓋排水管路出口高程由原來(lái)的1523.5m降至1494.8m，管路長(zhǎng)度減少至55m，彎頭個(gè)數(shù)減為5個(gè)，降低了整個(gè)排水過(guò)程水力損失。改造完成后，頂蓋排水泵排水流量增大至28m3/h，排水量效率大大提高，降低了頂蓋排水泵的運(yùn)行時(shí)間。

2.2止回閥布置方向水平改垂直

在頂蓋排水泵出口管路上，將原來(lái)水平布置的對(duì)夾式升降直通蝶形止回閥［6］改為垂直布置方式，如圖3所示。使止回閥在工作狀態(tài)中受力均勻，止回嚴(yán)密，解決了頂蓋排水泵管路返水問(wèn)題，有效的提高了水泵排水效率。

2.3更換新材料大軸水腔密封

結(jié)合大軸水腔密封的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理以及工作環(huán)境對(duì)密封材料進(jìn)行選取，最終采用適用于多泥沙水電站耐磨損、耐腐蝕性更強(qiáng)的SOROTHURN丁晴橡膠O型密封條。為了保證安裝質(zhì)量，密封條安裝完成后利用塞尺對(duì)水腔密封四周8個(gè)方向間隙進(jìn)行了測(cè)量，間隙值均小于10道。此外，利用超聲波流量計(jì)對(duì)頂蓋漏水量進(jìn)行了復(fù)測(cè)，漏水量降至6m3/h，有效減少了頂蓋漏水量。

2.4優(yōu)化水泵控制邏輯

根據(jù)頂蓋排水管路改造和新材料水腔密封更換后的運(yùn)行情況，進(jìn)一步優(yōu)化頂蓋排水泵的控制邏輯，保留原來(lái)基于頂蓋水位采取的一主一輔一備3臺(tái)水泵交替循環(huán)運(yùn)行的控制方式，在此基礎(chǔ)上將PLC［7］水泵控制環(huán)節(jié)中加入時(shí)間控制單元。具體為：以水泵連續(xù)運(yùn)行40min為時(shí)間節(jié)點(diǎn)，當(dāng)主用泵運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)到達(dá)條件，自動(dòng)輪換到輔助泵運(yùn)行；輔助水泵運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)達(dá)到條件，自動(dòng)輪換到備用泵運(yùn)行。加入時(shí)間節(jié)點(diǎn)的輪換控制機(jī)制，起到了后備保護(hù)作用避免頂蓋排水泵長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，提高了水泵壽命。

3實(shí)施效果

梨園水電站頂蓋排水系統(tǒng)改造方案已成功應(yīng)用于2號(hào)機(jī)組中，整個(gè)頂蓋排水系統(tǒng)優(yōu)化改造后，經(jīng)運(yùn)行實(shí)踐證明頂蓋排水泵運(yùn)行時(shí)間由原來(lái)的40min減少至28min。該改造方案有效地解決了頂蓋排水泵排水能力差、啟停頻繁、運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題，達(dá)到了預(yù)期的改造效果。增強(qiáng)了頂蓋排水系統(tǒng)可靠性，進(jìn)而保障了機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

4結(jié)語(yǔ)

頂蓋排水系統(tǒng)優(yōu)化改造項(xiàng)目在梨園水電站的成功實(shí)施和應(yīng)用，保證了機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行，有效避免了因頂蓋排水泵損壞導(dǎo)致水淹水導(dǎo)軸承造成機(jī)組非停給整個(gè)電網(wǎng)帶來(lái)的沖擊，保障了正常的社會(huì)生產(chǎn)、生活秩序。同時(shí)，為同類(lèi)型相同頂蓋排水結(jié)構(gòu)的電站提供了成功的改造經(jīng)驗(yàn)。

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作者：劉虹 羅小鋼 單位：云南華電金沙江中游水電開(kāi)發(fā)有限公司梨園發(fā)電分公司