淺析水電站法蘭式液位變送器輔助系統(tǒng)設計與應用

摘 要：水電站共裝設 2 臺臥軸混流式水輪法蘭式液位變送器組，單機容量 1200kW。設計過程中水輪機進水閥選用蓄能罐式液動蝶閥；調(diào)速系統(tǒng)選用高油壓一體式微機調(diào)速器；同時優(yōu)化了各輔助設備的配置。文章主要介紹水電站法蘭式液位變送器輔助系統(tǒng)的設計，為今后類似電站的設計提供借鑒和參考。

 

1 電站概況

水電站位于貴州省石阡縣中壩鎮(zhèn)。距離石阡縣城13km。電站為徑流引水式，由上游水庫、shou部樞紐建筑物、引水壓力鋼管及地面廠房組成。水庫主要任務為防洪，兼顧灌溉及城市供水。發(fā)電廠房布置在水庫下游河床左岸，距水庫大壩下游150m。電站主要利用棄水發(fā)電，共裝機2400kW。

 

2 水輪法蘭式液位變送器組主要技術參數(shù)

水電站裝共設2臺1200kW臥軸混流式水輪法蘭式液位變送器組，由天津市天發(fā)重型水電設備制造有限公司設計、制造、供貨。水輪法蘭式液位變送器組主要技術參數(shù)如表1所示。

 

 

3 輔助系統(tǒng)設計

3.1主廠房起重機主廠

房起重機主要用于起吊法蘭式液位變送器定子基座、轉子、水輪機轉輪、導水機構及其他附屬設備。機電設備起吊#重件為法蘭式液位變送器轉子連軸，其重量為7.5t，選用一臺10t電動單梁吊鉤橋式起重機，跨度為11m，起升高度為18m。

 

3.2進水閥

本電站機組采用一管兩機的布置形式。引水壓力鋼管于廠房前分岔為2根支管，分別引至2臺機組。在每臺機蝸殼進口前設置DT-1400HD741X-10C型臥軸液動蝶閥1臺，公稱直徑為1400mm，設計壓力1.0MPa。蝶閥接力器全開、全關時間90～120s（可調(diào)），操作油壓為16MPa。蝶閥操作系統(tǒng)主要采用蓄能罐式機械液壓系統(tǒng)和PLC電氣控制系統(tǒng)，既可現(xiàn)地操作，也可遠程控制，便于水輪機與閥門的聯(lián)鎖程序控制及微機集中控制。

 

3.3調(diào)速器

水輪機調(diào)速器采用機械液壓柜與油壓裝置組合為一個整體的結構形式，同時采用機電合柜布置。根據(jù)調(diào)速功的計算，電站采用YZFT-600F-16.0型具有PID控制規(guī)律的可編程數(shù)字式調(diào)速器。配套的油壓裝置型號為HYZ-0.025-16，由回油箱、囊式蓄能罐、油泵、組合閥等組成。油壓裝置額定工作油壓為16MPa。

 

3.4壓縮空氣系統(tǒng)

水電站壓縮空氣系統(tǒng)主要分為中壓氣系統(tǒng)和低壓氣系統(tǒng)。

中壓氣系統(tǒng)的主要供氣對象為調(diào)速器及蝶閥的油壓裝置。因本電站調(diào)速器及蝶閥均采用額定油壓16MPa的蓄能罐式油壓裝置，故無須另外配置中壓氣源。 低壓氣系統(tǒng)主要供氣對象為機組制動用氣、檢修維護用氣�？紤]本電站規(guī)模較小，且距離石阡縣城僅有10km，取消了初步設計階段檢修維護用氣的專用壓縮空氣系統(tǒng)，僅配置2臺0.6m3/min，PN0.8MPa小型移動式空壓機，用于平時設備檢修維護。

電站僅配置2臺0.86m3/min、PN0.8MPa螺桿式空壓機，及1個1.0m3、PN0.8MPa儲氣罐供機組制動供氣。2臺空壓機互為備用，每臺機均配有相應的控制設備，能實現(xiàn)對本機控制、保護、報警等功能�？諌簷C的起停，由安裝在儲氣罐上的4只單接點壓力開關控制，同時通過1只壓力變送器將儲氣罐的實時壓力值送至電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)。

3.5機組技術供水系統(tǒng)

本電站技術供水系統(tǒng)的主要供水對象有法蘭式液位變送器空氣冷卻器和軸承潤滑油冷卻器。單臺機組的技術用水總量為25m3/h。結合本電站水頭范圍（18.8～32.7m）和過機水質情況，機組技術供水采用自流單元供水方式，從壓力鋼管取水，經(jīng)濾水器過濾后供至各機組冷卻器。濾水器后設聯(lián)絡總管，兩臺機取水口互為備用。為確保機組各軸承的冷卻效果，在各機組供水管上并聯(lián)設置一套管道泵，當軸瓦溫度較高或技術供水壓力不足時，由人工手動投入，以改善機組冷卻效果。機組各部位冷卻排水管上均設有1個壓力開關、1個流量開關和1個RTD溫度傳感器，用于監(jiān)測通過軸承冷卻水壓力、流量及水溫。

每臺機組的技術供水總管上設有電動閥門和流量開關，通過機組開停機程序控制電動閥門的開啟或關閉。機組開機前，先投入技術供水系統(tǒng)，待供水正常后才能開機。機組停機后，延時關閉電動閥門，停止技術供水。

 

3.6油系統(tǒng)

水電站油系統(tǒng)一般主要分為透平油系統(tǒng)和絕緣油系統(tǒng)。

本電站透平油系統(tǒng)主要供機組軸承潤滑用油和調(diào)速系統(tǒng)、進水閥油壓裝置操作用油。各輔助機械設備用油量如表 2 所示。

 

 

機組本身的透平油用油量較少，且距離石阡縣城僅較近，本電站不再設置油庫及油處理設備，僅設置簡單的油檢測設備，定期對各設備油質進行檢測，對不合格的潤滑油及時處理或更換。另外設0.5m3移動式加油小車兩臺，用于為機組添油。

水電站絕緣油系統(tǒng)主要為主變壓器和其他需要用油的電氣設備提供絕緣油，因本電站所選用主變壓器為SC（B）12-400/10.5型干式變壓器，且無其他用油電氣設備，故無須設置絕緣油系統(tǒng)。

 

3.7排水系統(tǒng)

（1）廠房滲漏排水。廠內(nèi)滲漏水主要來源于水工建筑物滲漏水、廠房內(nèi)各層地面排水溝的滲漏水。本電站總滲漏水量為6m3/h，滲漏集水井有效容積為18m3。采用兩臺65WQC251-3.0-Z型耦合式潛水泵將水排至下游尾水，其中一臺工作，一臺備用。水泵額定流量為36m3/h，揚程為16m，電機功率為2.2kW。

在集水井內(nèi)設1套投入式液位變送器和1套浮子式液控裝置對其集水井內(nèi)的水位進行監(jiān)控，以此控制滲漏排水泵的啟停。另外設置了一臺投入式潛污泵，用于定期抽除廠房滲漏集水井內(nèi)的淤泥。潛污泵額定流量為20m3/h，揚程為16m，電機功率為2.2kW。

（2）機組檢修排水。本電站機組安裝高程504.0m，允許吸出高度4.0m，機組檢修時對應廠房下游尾水位為501.04m，低于檢修時需要排除的流道內(nèi)的積水高程，檢修時流道內(nèi)的大部分積水可通過蝶閥后的排水閥自流排至尾水渠。少部分壓力鋼管積水可臨時排至滲漏集水井，通過滲漏排水泵排至下游尾水渠。綜合考慮，本電站不在單好設置檢修集水井。

 

3.8水力量測系統(tǒng)

水力量測系統(tǒng)分為全廠性測量和機組段測量兩部分。

（1）全廠性測量項目主要包括水庫水位、下游尾水水位、攔污柵差壓及滲漏集水井水位，均采用投入式液位變送器進行測量。水庫大壩上的水位信號均接入壩區(qū)的水位監(jiān)測儀。然后通過水位監(jiān)測儀送至壩區(qū)現(xiàn)地控制單元（LCU），進而接入電站監(jiān)控系統(tǒng)。

（2）機組段測量的項目主要包括蝸殼進口壓力、前蓋壓力、尾水管進口壓力、尾水管出口壓力、蝸殼差壓測流及冷卻水壓力、流量、水溫等。機組振動及主軸擺度采用振動、擺度檢測裝置。并通過RS485通信方式接入機旁現(xiàn)地控制單元（LCU），進而接入電站監(jiān)控系統(tǒng)。

 

4結束語

水電站輔助法蘭式液位變送器系統(tǒng)的設計對水電站安全穩(wěn)定運行至關重要。在設計過程中我方充分結合水電站自身的特點，通過對油、氣、水系統(tǒng)的優(yōu)化從而使整個電站的設計更加合理。同時降低了工程投資，產(chǎn)生了良好的社會效益和經(jīng)濟效益。也為今后類似工程的設計工作提供了借鑒和參考。