水电站渗漏排水系统的升级改造

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　　摘  要：水电站渗漏排水系统的可靠运行是水电站安全运行的前提和保障，文章针对水电站水淹厂房风险存在的客观形势，从水电站水淹厂房面临的风险出发，通过采用大量参考文献的分析法、对比法，分析了水电站水淹厂房面临的风险，研究了水电站水淹厂房的严重后果和防范措施。结合目前该电站渗漏排水系统的状况，分析了水电站渗漏排水系统改造的原因，提出了优化改造的方案并应用于实际中，达到了预期的效果。
　　关键词：水电站;渗漏集水井;风险分析;防范措施
　　中图分类号：TV737        文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）06-0123-02
　　 Abstract： This paper aiming at the objective situation of hydropower station water plant risk， starting from hydropower station water plant risk， through the adoption of a large number of reference literature analysis method， comparative method， the risks of hydropower station water plant were analyzed， the consequences of hydropower station is studied in water plant and the preventive measures. Based on the present condition of the leakage and drainage system of the hydropower station， the reasons for the transformation of the leakage and drainage system of the hydropower station are analyzed， and the optimized transformation scheme is put forward and applied in practice， which achieves the desired effect.
　　Keywords： hydropower station; leaking collecting well; risk analysis; preventive measures
　　1 概述
　　水電站渗漏排水系统由集水井汇集了各层渗漏水后，经两台深井潜水泵排至尾水。水电站的渗漏通常包括水工建筑物渗漏、压力钢管伸缩节处渗漏、机组顶盖渗漏和主轴密封渗漏等组成。其渗漏的主要特点是排水量小，高度低，不能自流向下游排水。因此，大多的集水井都是采用将渗漏水集中抽干出来。渗漏排水系统是水电站最基本的系统也是非常重要的系统。在水电站，渗漏排水系统尤为重要，倘若渗漏排水系统不可靠，极易造成事故，严重会导致水淹厂房，威胁水电站的安全运行。
　　2 厂房渗漏排水控制系统介绍
　　2.1 电站简介
　　杂木寺水电站位于天祝藏族自治县与凉州区境内的杂木河干流上，电站安装两台容量为9MW和一台5MW的立轴混流式水轮发电机组，发电机出线额定电压为10.5kV，采用三机一变扩大单元接线。
　　杂木寺水电站集水井位于副厂房蝶阀层，深度5米， 集水井主要收集3台机组顶盖排水及厂房内各部渗漏水，并通过两台功率15kW深井潜水泵排至尾水。
　　杂木寺水电站排水系统开关量采用上海凡宜FLA浮球式液位开关，模拟量采用北京昆仑海岸投入式液位变送器，型号：JYB-KO-LAG 0-5m，渗漏排水系统PLC系统采用型号为：GE versamax。
　　2.2 厂房渗漏控制系统组成
　　渗漏排水控制系统主要由控制箱，外部测量设备等组成。控制柜由可编程控制器、继电器、接触器配电器等设备组成，可编程控制器主要任务为信号的采集、处理，并输出控制信号;正常运行时，渗漏排水系统集中控制柜控制方式把手在“模拟量”，模拟量不正常时切换为“开关量”，分别通过投入式液位变送器和浮球开关进行控制。
　　2.3 渗漏排水控制
　　渗漏排水系统采用现场手动启、停方式和可编程控制器的自动控制，通过切换把手切换控制方式，控制信号常选用开关量浮球开关进行泵的启停，模拟量液位传感器用于显示集水井水位。当水位达到工作泵水位时，工作泵自动启动将水位抽至停泵水位，若工作泵由于各种原因未启动，那么水位继续上涨，上涨至备用泵启动，备用泵启动两台泵同时进行抽水，倘若备用泵也因为各种原因未启动，则到达水位过高，水位过高信号未上报至监控或者运行值班人员发现不及时，则极容易造成水淹厂房事故，严重影响水电站的安全稳定运行。
　　3 渗漏集水井控制系统升级
　　基于我厂渗漏排水系统存在的隐患和发现的问题，我电站积极采取办法，在厂房最底层蝶阀层的集水井上沿设计安装一个常开接点的浮球开关或者安装电极式液位传感器等措施，并在中控室安装一个声光报警器，当集水井水位过高达到电极式液位传感器位置并将其淹没后，触电接通，上报至中控室，中控室报警器响，提醒值班人员，及时去处理，防止集水井水溢出导致水淹厂房。总而言之，通过提高电站日常运行维护要求，对解决水电站水淹厂房面临的问题及风险起着至关重要的作用。
　　3.1 设计思路
　　水电站在生产过程工作中，排水系统的作用虽然相对比较的简单，但却起到了非常重要的作用。如果集水井排水不能及时有效的进行排水，极容易造成水淹厂房事故，经济损失不可估量。所以对集水井内水泵的控制要求需要可靠性高、排水速度快、排水效率安全性高。渗漏排水系统的“自动”控制方式和“手动”控制方式应相互独立。 　　（1）手动控制回路主要由PLC、自动/手动选择把手、自复式启动、停止开关实现渗漏排水泵的手动启动、手动停止操作，运行人员可以根据现场实际情况进行手动启停泵。
　　（2）自动控制回路主要由自動/手动选择把手、可编程控制系统、浮球液位开关，投入式液位变送器组成。把手切至“自动”位置时，手动启、停功能失效。同时，将泵的运行状态、停止状态、集水井的水位信号、综合故障信号送至监控上位机。
　　（3）为了达到防止水淹厂房设计的目的，除了需要在蝶阀层集水井上沿设计安装一个常开接点或者安装电极式液位传感器等措施外，在汛期来临之前，应在集水井增加一台临时排水泵，保证当来水量增加或者工作泵不出水或者出水效率太低时，集水井水能够及时排出至停泵水位，防止集水井水溢出导致水淹厂房。总而言之，通过提高电站日常运行维护要求，对解决水电站水淹厂房面临的风险起着至关重要的影响。
　　3.2 设计方案
　　3.2.1 系统硬件设计
　　根据电力部水电部的有关规定，该建模按照无人值守标准进行。集水井排水系统有“手动”和“自动”两种控制方式，这两种控制方式应相互独立。在“自动”状态下运行时，手动启动/停止功能失效。为了防止渗漏排水泵运行时水位过低，造成排水泵绝缘损坏，当水位低至漏出排水泵上盖时，停泵浮球开关应可靠动作，将信号送至PLC，排水泵自动可靠地停止。同时，将排水泵运行状态，集水井的水位信号等信号及时传送至上位机。在“自动”运行的情况下，为了提高系统运行的可靠性和设备运行的安全性，该系统采用两个独立的液位控制系统：浮球开关和投入式液位计。浮球开关和投入式液位计通过或动作以确保水位可靠地操作或停在给定位置。
　　模拟量变送器采用超声波液位计。量程5米、输出4-20mA。是利用超声波在气体、液体或固体中的衰减、穿透能力和声阻抗不同的性质来测量两种介质的界面。相对于投入式液位变送器而言可靠性较高，不会因为水质原因造成测量精度不准或损坏。
　　开关量采用浮球式液位开关，是依靠浮子浮在液体中随液面变化而升降，动作接点。因特点是结构简单、便于维护方便。要求开关量采用较好品牌，动作可靠、灵敏度较高厂家生产。
　　3.2.2 软件设计
　　控制系统使用可编程控制器作为基本控制器，这是一种专为工业应用而设计的控制器。继电器控制功能最初由内部程序实现。使用PLC后，硬件连接大大减少。可编程控制器的抗干扰能力强，很大程度上提高了控制的可靠性。主要实现功能包括：
　　（1）数据收集和处理。收集所有I/O点信号，包括集水井水位、泵的运行状态，泵的运行方式，有无故障告警等所有事件信息。
　　（2）控制和监管。两台泵不得同时进行检修，在任何情况下，必须保障有一台排水泵在可启动状态。
　　（3）人机界面和附加界面。对话框显示状态表，原理图，操作流程，操作说明，语音报警等，扩展槽保留在PLC中。
　　4 控制系统实现的功能
　　（1）渗漏排水控制柜采用可编程控制为主控单元，通过控制柜、浮球液位开关和投入式液位变送器实现自动控制。控制柜为每台水泵分别设置了“手动”、“工备自转”、“切除”3种位置状态。
　　（2）带触摸功能的液晶显示器能直观精准地显示水位，根据水位直接产生4个液位控制点，且每个液位控制点对应的液位可通过设置菜单直接设定、调整。断电后控制器的设定参数在上电后数据不会丢失。
　　（3）每台排水泵的运行状态、故障信号、运行时间和启停次数等均可在就地控制柜触摸屏上显示。
　　（4）可编程控制器可根据每台排水泵启动次数在工作泵和备用泵之间进行自动切换，以延长排水泵的使用寿命。当主排水泵启动异常或故障时，应立即停止该泵的主用状态，控制柜光字牌电亮，中控室语音报警响，并启动另一台水泵运行。
　　（5）监视和报警。对状态、过程和故障等进行监视，并对故障进行判断和报警并及时记录。
　　5 结束语
　　综上所述，随着我国对水电站水淹厂房面临的风险不断的关注和重视，我们一方面要重视对水电站水淹厂房面临风险的分析，另一方面要重视对水电站水淹厂房防范措施的应用，总而言之，通过应用水电站水淹厂房防范措施，可以有效的解决水电站水淹厂房面临风险，从而维护水电站正常、安全、稳定的工作产生积极的推动作用。
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