葉群建

（武義縣水務局，浙江 武義 321200）

0 引言

杉坑橋電站位于武義縣柳城鎮(zhèn)杉坑村，距離縣城50 km。杉坑橋電站設計水頭41.5 m，原電站于1989年投產(chǎn)，裝機2×320 kW；1996年增容同型號機組1臺，總裝機960 kW。由于電站存在設備陳舊，效率低，絕緣老化，影響電站安全運行。加上上游水資源的不斷開發(fā)，造成水資源嚴重浪費。公司通過上級主管部門批準，于2011年11月對整個電站的機組進行報廢重建，總裝機容量3×630 kW，為臥軸混流式水輪發(fā)電機組，設計年平均發(fā)電量370萬 kW·h。由于引水水工建筑物未進行改造，實際最大引用流量4.1 m3/s，實際投運的裝機容量1 260 kW。

杉坑橋電站采用10 kV電壓等級送出線一回，與柳城110 kV變電站相連接，輸電線路3.2 km。電站主接線方式采用三機三變接線方式。發(fā)電機選用3臺SFW-J630-6/990型發(fā)電機，機端額定電壓400 V；發(fā)電機采用可控硅靜止勵磁方式。水輪機選用3臺HLA551C-WJ-50，設計流量 1.65-1.9 m3/s； 3 臺主變選用S11-M-800/10型全密封油浸式電力變壓器。廠用變型號為S11-30/10； 400 V電氣設備均為戶內(nèi)成套設備裝置； 10 kV系統(tǒng)為戶外設備。

設備主要技術參數(shù)見表1。

1 水輪機運行導則

1.1 水輪機運行的一般規(guī)定

表1 設備主要技術參數(shù)

水輪機的正常運行方式：水輪機可按銘牌數(shù)據(jù)長期運行。機組不得低轉速長期運轉，在額定轉速的35%以下時，一般應制動停機。機組各部擺度及振動值應在允許范圍之內(nèi)。機組的制動裝置應正常，停機時一般在機組轉速下降至額定轉速的35%以下時開始制動，制動開始至停止運轉過程，不得超過5 min。水輪機一般應在自動調(diào)速情況下運行，導葉開度限制應放在相應于最大出力的開度位置，但在特殊情況下：如自動調(diào)速系統(tǒng)工作不穩(wěn)定、失靈等，可采用手動控制，用增減調(diào)節(jié)出力。采用調(diào)速器自動控制的機組，應保證調(diào)速工作油壓正常。機組在油壓系統(tǒng)不正常情況下，應立即停機。機組在手動調(diào)速狀態(tài)下運行時，值班長應指定專人看守操作，同時導葉開度不得過大，以防事故飛速，損壞設備。有下列情況時，禁止啟動機組：渠道進水量達不到單機50%負荷時；前池閘門、蝸殼進水蝶閥未全開；機組自動保護失靈、調(diào)速器不能自動控制等；機組制動系統(tǒng)不能正常工作；機組冷卻水系統(tǒng)工作不能保證；軸承潤滑油油位過低、油色不良，冷卻水系統(tǒng)工作不正常。當制動電磁閥故障，不能進行自動剎車制動時，必須立即用手動開啟電磁閥進行剎車，然后報告上級，派人檢修。機組長時間停機，應關閉進水蝶閥。

水輪機啟動前應具備下列條件：①機組各轉動部件靈活，無擦碰等異?，F(xiàn)象； ②各部動力電源、操作電源、信號電源投入且正常，各表計信號指示正確； ③調(diào)速系統(tǒng)工作正常，各電磁閥動作正常、表計指示位置正確，在自動工況； ④水輪機軸承油位、油色合格，機組油壓裝置工作正常； ⑤制動系統(tǒng)工作正常； ⑥水輪機油、水系統(tǒng)處于備用狀態(tài)，各閥門處于正常位置； ⑦水輪機保護和自動裝置應已投入，指示正常； ⑧水輪機各部應處于隨時允許啟動狀態(tài)；⑨發(fā)電機定子回路應無人工作，機組周圍清潔無雜物。臨時安全措施應拆除，恢復永久安全措施。上述①～⑨項條件具備后，緩慢提升前池進水閘門至10%開度向壓力鋼管充水，同時下游尾水渠應暢通；壓力鋼管充水完成后，全開前池進水閘門，再打開蝸殼進水閥的旁通閥，對蝸殼充水，待蝸殼壓力和蝶閥前鋼管壓力相近后，打開蝶閥到全開。上述條件和步驟完備后才能進入開機啟動程序。

1.2 水輪機的運行與維護

1.2.1 水輪機的運行操作

自動開機：水輪機的自動開機與發(fā)電機自動開機流程一致；檢查機組運轉情況。

手動開機：檢查并確認所有設備正常，具備開機條件；將調(diào)速器切為“手動”操作方式；手動操作打開導葉開度調(diào)節(jié)機組轉速到額定轉速；檢查機組運轉情況。

自動停機：自動停機與發(fā)電機自動停機流程一致。

手動停機：確定發(fā)電機斷路器確已經(jīng)跳開；將調(diào)速器切換為“手動”操作方式；手動操作關閉導葉接力器到零，當機組轉速下降至35%額定轉速時，手動投入制動電磁閥進行制動；機組完全停轉后，手動退出制動電磁閥，將調(diào)速器切換為“自動”操作方式；檢查機組具備開機條件并作記錄。

緊急停機：緊急停機與發(fā)電機緊急停機流程一致。

1.2.2 水輪機運行中的檢查內(nèi)容

水輪機各部位有無漏水、漏油現(xiàn)象，各軸承油位、油色是否正常，每班不得少于2次；機組運轉是否正常，有無異常聲音、異味；機組的振動、擺度是否正常；機組各表計指示正確；觀察記錄各水壓、軸承溫度、出力和導葉開度值；對機組各運行設備進行仔細檢查；巡視檢查應定時進行。每年汛期后要檢查過流部件的氣蝕、磨損情況，根據(jù)情況確定是否修復更換。

1.3 水輪機事故及故障處理

水輪機在運行中遇到下列情況必須迅速停機，向上級報告，找出事故原因，并排除。水輪機出力顯著下降；發(fā)電機或調(diào)速器出現(xiàn)事故；機組發(fā)生劇烈振動或發(fā)生異常聲響，經(jīng)處理無效；軸承溫度≥65℃；水輪機重要部件斷裂；機組發(fā)生飛逸；其它有危及人身、設備安全情況時。

水輪機常見故障及應對：

1）水輪機出力下降。現(xiàn)象：前池進水量不變的情況下，導葉開度指針指示已達到空載開度位置，而機組達不到額定轉速，或在同樣出力時，導葉開度指針超過原來的開度數(shù)值，且開度指針所指示的位置與導葉實際開度又相符合的。原因：前池進水口攔污柵阻塞；導葉或轉輪流道中有雜物。應對：檢查鋼管壓力是否正常，若鋼管壓力下降則清理前池攔污柵上的阻塞物；保證進水量滿足要求；若鋼管和蝸殼壓力指示正常，則報告上級請求停機處理。

2）軸承溫度偏高?，F(xiàn)象：水機軸承溫度偏高報警；軸溫指示值超過60℃；軸承蓋燙手。應對：觀察潤滑油工作是否正常。檢察軸承冷卻水是否中斷、水壓是否正常。若短時（一般不超過5 min）不能排故障，立即停機并報告上級，作好記錄。軸承溫度過高，現(xiàn)象：水機軸承溫度過高報警；發(fā)電機出口斷路器自動跳閘，緊停動作；軸瓦溫度顯示超過65℃；軸承蓋十分燙手。應對：監(jiān)視機組緊停情況；若緊急停機未動作，手動按下調(diào)速器柜內(nèi)的“緊急停機”電磁閥；報告上級，并作好記錄。

3）機組過速。原因：機組過速是由于突然甩負荷引起的?，F(xiàn)象：轉速115%～140%動作；機組發(fā)出超速聲；系統(tǒng)或發(fā)電機出口斷路器跳閘，緊停動作；轉速、頻率指示上升。應對：現(xiàn)地運行人員立即到機組旁監(jiān)視機組情況，若自動失靈，則手動投入緊停關閉導葉開度，使機組停機；甩負荷機組發(fā)生飛逸后，緊急停機完成后應仔細檢查機組各部位有否損壞，報告上級并做記錄；確認機組無損害后，才允許再次啟動機組。啟動時應全面檢查機組各部件運轉情況并監(jiān)視振動、擺度及軸承溫升是否正常。

4）剪斷銷剪斷故障?，F(xiàn)象：導葉處有金屬斷裂碰撞聲，個別導葉拒動作。應對：現(xiàn)場檢查確認剪斷銷已斷裂，應報告上級處理。

5）軸承潤滑油油位降低。現(xiàn)象；軸承油槽油位在下限，油位在指示線下。應對：檢查機組各軸承油位及油槽密封、滲漏油和甩油情況；檢查排油閥應嚴密關閉，報告上級并作記錄；確認油位低，應馬上對軸承槽油添加合格的潤滑油到正常油位；并檢查確認。

6）軸承潤滑油變質(zhì)和油位不正常升高?，F(xiàn)象：油色變差；油溫上升；油位升高、泡沫增多。應對：報告上級處理。

7）冷卻水中斷或水壓不夠?，F(xiàn)象：冷卻水中斷故障信號報警。應對：檢查冷卻水出水口水流情況，若中斷立即投入備用水，并檢查閥門、是否損壞；檢查冷卻水管水壓是否正常，若太低應設法調(diào)整冷卻水壓，檢查軸承溫度并盡力保證軸承溫度在正常范圍；檢查冷卻水過濾器后的水壓指示是否正常，如有堵塞現(xiàn)象應及時報告上級處理。

8）水輪機振動、擺度超過規(guī)定值時的應對，檢查機組是否在振動區(qū)運行，若是應避開該振動工況；若機組處于正常運行工況，應立即向上報匯報并密切注意機組運轉情況。

9）壓力鋼管爆破的事故時應對，確認鋼管爆破，立即想法關閉大壩進水口閘門，并發(fā)出事故警報迅速報告領導。

10）引水渠道塌方事故時應對，確認引水渠道塌方，水量大量外泄，此時應立即關閉機組，同時并報告領導，進行搶修。

2 調(diào)速器運行導則

調(diào)速器正常應處在“自動”調(diào)速狀態(tài)下運行，只有當自動本身不穩(wěn)定或試驗時，才允許改為“手動操作”運行。

調(diào)速器油壓裝置設1臺油泵。油泵只有當自動控制故障或試驗時才投入“手動”運行。手動運行時，值班人員應在油壓裝置旁監(jiān)視，防止調(diào)速器油壓過高，造成事故。油泵自動起?？刂疲寒斢蛪合陆档?.7 MPa時，油泵起動；到6.3 MPa時油泵停止；油壓到了6.7 MPa時，安全閥溢流；油壓到了7.0 MPa時，安全閥全溢流；油壓下降到5.5 MPa時，發(fā)出低油壓故障信號；油壓下降到4.4 MPa時，事故低油壓保護動作停機。油壓裝置工作正常，供油閥已打開，壓力傳感器表有正常的壓力指示（5.8～6.2 MPa）；確定停機令、緊急停機令已經(jīng)復歸；調(diào)速器無故障信號輸出；確認機械處于自動狀態(tài)；觸摸屏監(jiān)視畫面上應該有如下正確指示：導葉開度約為0%；機頻為0 Hz；顯示“停機備用”，“正常”狀態(tài)。此時，調(diào)速器已經(jīng)滿足開機條件。

調(diào)速器故障應對：（1）機頻信號消失：當發(fā)生輸入至調(diào)速器的機頻信號消失時，此時調(diào)速器維持機組在機頻信號消失前的負荷不變，但不能進行自動調(diào)頻。此時現(xiàn)地值班人員應立即向上匯報。（2）電網(wǎng)頻率信號消失：當發(fā)生輸入至調(diào)速器的網(wǎng)頻信號消失時，如此時機組處于空載狀態(tài)，則調(diào)速器控制機組頻率，使之與頻率給定相一致，而不再跟蹤電網(wǎng)頻率，這個切換過程是PLC內(nèi)部完成的，不需人工干預。如此時處于發(fā)電運行狀態(tài)時，則調(diào)速器僅發(fā)報警信號，此時雖不影響機組正常運行。但值班人員應立即向上匯報。（3）交流電源消失：當調(diào)速器交流電源消失時，此時調(diào)速器的控制電源自動由備用直流電源提供，油壓壓力傳感器電源消失，無法控制油泵（壓力傳感器電源由調(diào)速器交流電源接出），此時值班人員應立即向上匯報，必要時立即停機。（4）直流電源消失：當調(diào)速器直流電源消失時，此時調(diào)速器的控制電源自動由交流電源提供，但開閥、關閥的電磁閥失電，無法自動開/停機，此時值班人員應立即向上匯報，必要時立即手動停機。（5）隨動系統(tǒng)故障：調(diào)速器處于自動運行時，如接力器不能很好地跟隨微機輸出，則顯示為故障狀態(tài)，該故障產(chǎn)生的原因可能是隨動系統(tǒng)中接力器位置傳感器打滑或其他原因，此時立即向上匯報。（6）PLC程序故障：由于干擾或其他原因造成PLC內(nèi)的程序出現(xiàn)故障或PLC外部設備通信發(fā)生故障時，則顯示為故障狀態(tài)。此時立即向上匯報并作停機處理。（7）導葉反饋故障：1）導葉開度指示與實際開度不相符，應對：檢查導葉開度位移傳感器位置是否偏移；位移傳感器的電氣接點是否有松動。立即向上匯報。2）油壓升高，現(xiàn)象：油壓升高報警；壓力變送器指示值大于正常工作壓力值；油泵繼續(xù)處在工作狀態(tài)、安全閥溢流。應對：立即向上匯報，并作停機處理。3）機組調(diào)速器低油壓報警；油泵電機長期工作；應對：立即向上匯報，并作停機處理。事故低油壓動作。4）機組調(diào)速器事故低油壓報警；機組自動事故停機。應對：監(jiān)視機組自動停機流程，若自動裝置動作不良，則手動停機；報告上級，并做好記錄。

3 機組主閥運行操作導則

蝶閥作為水輪機的進水閥，其工作狀態(tài)只有全開和全關二種狀態(tài)。不能作為機組的流量調(diào)節(jié)用。（1）機組導葉全關位置； （2）蝶閥油壓裝置壓力和工作正常； （3）蝶閥活門兩邊水壓平衡。就地開啟操作：A．蝶閥控制柜上操作方式轉換開關轉到“就地”位置；B. 按就地控制箱上開閥按鈕，監(jiān)視開啟動作過程。此時應是：開閥指示燈閃亮，旁通閥開啟充水-閥前和閥后均壓-蝶閥開啟-到全開位置-“全開”指示燈亮-開閥指示燈滅-油壓鎖定投入-旁通閥關閉；當壓力升高到停泵壓力時，油泵自動停止，保壓；蝶閥開啟結束； （4）就地關閉操作：A. 蝶閥控制柜上操作方式轉換開關在“就地”位置；B. 按就地控制箱上關閥按鈕，監(jiān)視關閉動作過程。此時應是：主油缸電磁閥及鎖定電磁閥失電，鎖定退出，關閥指示燈亮，蝶閥在重錘的作用下按設定的好的關閥速度和程序關閥，直到全關位置，“全關”指示燈亮，蝶閥關閉結束；（5）遠程控制操作開啟1）蝶閥控制柜上操作方式轉換開關轉到“遠程”位置：2）在集控室計算機上發(fā)開閥命令，開閥指示燈亮：蝶閥按設定好的開啟程序和速度開啟，直到全開位置，“全開”指示燈亮，開閥指示燈滅；鎖定電磁閥得電動作，鎖定投入；當壓力升高到停泵壓力時，油泵自動停止，保壓；開閥結束。（6）遠程控制操作關閉1）蝶閥控制柜上操作方式轉換開關在“遠程”位置；2）在集控室計算機上發(fā)關閥命令，主油缸電磁閥及鎖定電磁閥失電，鎖定退出，關閥指示燈亮，蝶閥按設定的好的關閥速度和程序關閥，直到全關位置，“全關”指示燈亮，關閥結束。（7）手動操作開啟：當停電或油壓裝置不能正常工作時，可用手動開啟蝶閥。具體操作為：1）關閉常開截止閥；2）操作手搖油泵泵油，開啟蝶閥到全開；3）投入重錘鎖定。（8）手動關閥：1）手動脫開重錘鎖定；2）在重錘的作用下全關蝶閥。當機組發(fā)生事故且因種種原因不能關閉導葉時，機組轉速上升到事故關閥轉速（140% ne）時，機組事故關閥保護動作，發(fā)出事故關閥命令，蝶閥按設定好的關閥速度和程序關閥，直到全關位置，“全關”指示燈亮，關閥結束。就地運行人員應到主閥旁監(jiān)視關閥動作情況，保護機組安全。當?shù)y事故關閉時，“遠程”控制失靈時，就地運行人員應立即操作方式轉換開關切到“就地”位置，再按“就地關閥”操作方式關閉主閥。

注意事項：1）蝶閥運行中，要注意檢查各聯(lián)接螺栓緊固無松動、銹蝕；2）旁通閥無滲漏；蝶閥兩端軸承處應無漏水；3）液壓裝置的油泵、油位正常，各配壓閥動作靈活、無漏油；4）每3個月檢查1次蓄能器中正常（正常氣壓為2.5 MPa），當?shù)陀?.0 MPa時必須補充氮氣；5）保持液壓裝置中油液的清潔，投產(chǎn)3個月應將油過濾1次，以后每大修時更換1次。6）蝶閥應在全開位置時，且其鎖定銷應投入。

4 結束語

水機部分的導則還包括公用（輔助）設備系統(tǒng)運行操作，本文限于篇幅，不再累述。農(nóng)村水電站群的集中大運維管理是一種創(chuàng)新性模式，也是農(nóng)村水電站的一種發(fā)展趨勢和必然之路。武義縣小水電發(fā)展有限責任公司開展大運維管理模式的建設，對運行值班人員業(yè)務技能和管理水平提出了更高的要求，為此特編制本套《運行操作導則》以替代原電站的《發(fā)電設備運行規(guī)程》，同時也是杉坑橋水電站從“無人值班，少人值守”管理模式逐步向大運維管理下“無人值班，無人值守”模式的試行版，當武義小水電發(fā)展有限責任公司的《大運維管理平臺》建設完成后，真正實現(xiàn)“無人值班，無人值守”時，再進行修訂完善。本導則主要包括了電站電氣運行和機械運行的內(nèi)容、主要設備的技術規(guī)范、運行方式、運行操作，特別是對設備異常及事故應對提供了指導原則，對電站安全可靠運行和值班人員規(guī)范操作具有重要作用，電站全體運行人員應掌握本導則，生產(chǎn)技術管理人員及設備檢修、維護人員應熟悉本導則并應遵照執(zhí)行。