套管式流量計在水電廠技術(shù)供水系統(tǒng)的應(yīng)用

李世朝，李濤

（云南華電魯?shù)乩娪邢薰?，云南大?671611）

套管式流量計在水電廠技術(shù)供水系統(tǒng)的應(yīng)用

李世朝，李濤

（云南華電魯?shù)乩娪邢薰?，云南大?671611）

云南華電魯?shù)乩娪邢薰緳C(jī)組的技術(shù)供水系統(tǒng)配置了大量的插入式流量計，運(yùn)行維護(hù)工作量大，流量計性能單一、質(zhì)量不穩(wěn)定，降低了機(jī)組自動化開機(jī)的成功率。通過分析論證，取消不必要的流量計，將插入式流量計更換為響應(yīng)靈敏度高、測量精度高、穩(wěn)定性好且安裝工藝簡單的套管式流量計，并對發(fā)電機(jī)組技術(shù)供水投入成功的條件進(jìn)行了簡化和優(yōu)化，可縮短水輪發(fā)電機(jī)組開機(jī)時間，保證發(fā)電機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

水電廠；技術(shù)供水系統(tǒng)；套管式流量計

0 引言

云南華電魯?shù)乩娪邢薰疚挥谠颇鲜〈罄戆鬃遄灾沃葙e川縣與麗江地區(qū)永勝縣交界的金沙江中游河段上，是金沙江中游河段8個梯級水電站的第7級電站，上接龍開口水電站，下臨觀音巖水電站。電站以發(fā)電為主，總裝機(jī)容量為2 160 MW，裝設(shè)6臺單機(jī)容量為360 MW的混流式水輪發(fā)電機(jī)組，正常蓄水位為1 223.0 m，電站總庫容為17.18億m3，水庫為周調(diào)節(jié)水庫，屬一等大（1）型工程。

電站設(shè)計單機(jī)由壓力鋼管取水經(jīng)減壓閥減壓后提供發(fā)電機(jī)組技術(shù)供水，發(fā)電機(jī)組技術(shù)供水主要承擔(dān)發(fā)電機(jī)組上導(dǎo)瓦、推力瓦、下導(dǎo)瓦、水導(dǎo)瓦透平油及發(fā)電機(jī)空氣冷卻器的冷卻降溫。機(jī)組技術(shù)供水穩(wěn)定是保障發(fā)電機(jī)組各部位溫度維持在允許范圍的必要條件，也是發(fā)電機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要保障。

1 設(shè)備概況

魯?shù)乩娪邢薰驹O(shè)計中，技術(shù)供水流量計是判斷機(jī)組技術(shù)供水系統(tǒng)是否正常運(yùn)行的唯一手段，其中空氣冷卻器共14組，進(jìn)出水支管上共安裝28只插入式流量計，推力冷卻器共5組，安裝5只插入式流量計，上導(dǎo)與下導(dǎo)排水管各安裝1支插入式流量計，水導(dǎo)進(jìn)、排水管各安裝1只插入式流量開關(guān)，插入式流量計和插入式流量開關(guān)共計37只。

在計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的各發(fā)電機(jī)組自動開機(jī)流程中，發(fā)電機(jī)組技術(shù)供水投入成功是必要條件，否則自動開機(jī)流程將退出，自動開機(jī)失敗。計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)判定發(fā)電機(jī)組技術(shù)供水投入成功的條件較為復(fù)雜，改造前技術(shù)供水開機(jī)成功判據(jù)如圖1所示。

圖1 改造前技術(shù)供水開機(jī)成功判據(jù)

技術(shù)供水開機(jī)成功判據(jù)為：空氣冷卻器進(jìn)水支管14只電磁流量計有5只判為有流，空氣冷卻器出水支管14只電磁流量計有5只判為有流；推力冷卻器5只電磁流量計有3只有流；上導(dǎo)、下導(dǎo)及水導(dǎo)冷卻器各有1只電磁流量計有流。發(fā)電機(jī)組自動開機(jī)的成功率完全取決于這些判斷水流的流量計，因此，靈敏、穩(wěn)定、可靠的流量計是提高自動開機(jī)的成功率、縮短開機(jī)時間的先決條件。

2 存在的問題及分析

魯?shù)乩娪邢薰炯夹g(shù)供水系統(tǒng)流量計存在的主要問題可以歸結(jié)為以下幾點。

（1）插入式流量計配置過多，接線繁雜。大量的流量計沒有提高水流測量的靈敏度、穩(wěn)定性和可靠性，相反發(fā)生故障的情況卻十分突出，增加了大量的運(yùn)行維護(hù)工作。

（2）插入式流量計安裝位置不合理。發(fā)電機(jī)推力冷卻器和空氣冷卻器的插入式流量計全部安裝在發(fā)電機(jī)組基坑內(nèi)的各供水管路上，由于空氣冷卻器安裝在發(fā)電機(jī)風(fēng)洞內(nèi)，各進(jìn)出水支管都比較短，而且大多都是長30～50 cm的彎曲管路，不能滿足插入式流量計安裝規(guī)程要求的直管段距離，測量位置的水流不穩(wěn)定，測量結(jié)果不能滿足生產(chǎn)要求。另外，發(fā)電機(jī)風(fēng)洞屬于發(fā)電機(jī)定子與轉(zhuǎn)子的強(qiáng)磁場區(qū)域，極易破壞電子元件，因此這個區(qū)域并不適合這類自動化元件的安裝和使用。發(fā)電機(jī)組基坑內(nèi)插入式流量計一旦發(fā)生漏水，還有可能損壞發(fā)電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子［1－2］。

（3）插入式流量計的性能單一、質(zhì)量不穩(wěn)定。該插入式流量計采用單傳感器和低端處理器，僅能輸出一路4～20 mA的模擬量信號，而且對安裝條件要求較高，靈敏度、穩(wěn)定性及可靠性都較差。

魯?shù)乩娪邢薰景l(fā)電機(jī)組自投運(yùn)以來，機(jī)組技術(shù)供水插入式流量計及相關(guān)附件產(chǎn)生了大量缺陷，引起上位機(jī)頻發(fā)某冷卻器支管水流有流動作復(fù)歸，甚至同一個信號在計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)簡報窗口刷屏，導(dǎo)致運(yùn)行人員難以獲取更多有效信息，而且需要耗費(fèi)大量的人力去處理這些問題，同時還降低了機(jī)組自動化開機(jī)的成功率，延長了開機(jī)時間，對電廠的經(jīng)濟(jì)效益造成一定影響［3］。

3 解決措施

（1）根據(jù)機(jī)組投運(yùn)以來的運(yùn)行工況，對技術(shù)供水系統(tǒng)中流量計的必要性和合理性進(jìn)行分析論證，取消原設(shè)計中發(fā)電機(jī)機(jī)坑內(nèi)空氣冷卻器、上導(dǎo)冷卻器、下導(dǎo)冷卻器、推力冷卻器的進(jìn)出水支管與支管上的插入式流量計，改為僅在發(fā)電機(jī)組需要冷卻部位進(jìn)出水總管上各安裝1只流量計。

（2）由于發(fā)電機(jī)組需要冷卻部位進(jìn)出水總管均位于發(fā)電機(jī)基坑外，有足夠長的直管段可以使用，流量計安裝位置的問題也一并解決［1－2］。

（3）對流量計重新選型，充分考慮新流量計對靈敏度、穩(wěn)定性、可靠性及安裝工藝的要求，同時參照新流量計在其他行業(yè)（如化工行業(yè)）的使用情況，選用了國際知名品牌的套管式流量計。該套管式流量計的傳感器是在工廠內(nèi)組裝一體成型的產(chǎn)品，采用法蘭連接，保證了測量的可靠性；流量計管內(nèi)安裝4對傳感器，使用高檔的信號處理器，保證了流量測量的靈敏性、穩(wěn)定性；另外，該套管式流量計的變送器采用模塊化設(shè)計，可同時輸出開關(guān)量和模擬量，減少了中間環(huán)節(jié)，接線更加簡單方便，更加適合現(xiàn)場情況［4］。

（4）由于套管式流量計能夠在靈敏度、穩(wěn)定性及可靠性等方面提供可靠的保障，就一并取消了作為各個需要冷卻部分輔助判據(jù)的壓力變送器，計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)判定發(fā)電機(jī)組技術(shù)供水投入成功的條件也進(jìn)行簡化和優(yōu)化，圖2為改造后技術(shù)供水開機(jī)成功判據(jù)。

圖2 改造后技術(shù)供水開機(jī)成功判據(jù)

4 改造效果

經(jīng)過1年的觀察，對比相同時間段內(nèi)改造前后發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行情況，改造后的發(fā)電機(jī)組有明顯的優(yōu)勢，在調(diào)度時是首選的開機(jī)發(fā)電機(jī)組，發(fā)電機(jī)組流量計改造前后對技術(shù)供水的影響對比見表1。

表1 發(fā)電機(jī)組流量計改造前后對技術(shù)供水的影響

5 結(jié)束語

水電廠具有開機(jī)速度快、調(diào)度靈活的優(yōu)勢，發(fā)電機(jī)各部位冷卻水的開啟時間占發(fā)電機(jī)組開機(jī)時間的將近50%，因而響應(yīng)靈敏度高、測量精度高、穩(wěn)定性好的自動化元件對縮短開機(jī)時間有至關(guān)重要的作用，而套管式流量計不僅具有這些優(yōu)點，且具有安裝工藝簡單、維護(hù)成本低及維護(hù)工作量少的特點，滿足水電廠發(fā)電機(jī)組對冷卻水測量的要求。套管式流量計在該電廠的成功應(yīng)用，可為同類電廠在解決相似問題時提供參考。

［1］王玲花.水輪發(fā)電機(jī)組安裝與檢修［M］.北京：中國水利水電出版社，2012.

［2］水電廠自動化元件（裝置）及其系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)與檢修試驗規(guī)程：DL/T 619—2012［S］.

［3］邢春芳.自動控制原理［M］.北京：北京大學(xué)出版社，2013.

［4］蔡武昌.流量計應(yīng)用指南：電磁流量計［M］.北京：中國石化出版社，2004.

（本文責(zé)編：劉芳）

TV 674

B

1674－1951（2016）10－0031－02

李世朝（1986—），男，湖北老河口人，助理工程師，從事計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)及自動化工作（E-mail：470163337＠qq.com）。

2016－07－18；

2016－09－30

李濤（1972—），男（彝族），云南蒙自人，水輪機(jī)檢修技師，助理工程師，注冊安全工程師，從事水電廠設(shè)備維護(hù)、檢修工作（E-mail：196056826＠qq.com）。