【摘要】頂蓋排水系統(tǒng)是抽水蓄能電站水泵水輪機(jī)組的重要組成部分, 該系統(tǒng)的可靠運(yùn)行對(duì)于水栗水輪機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要的意義。本文主要說(shuō)明一種新型的智能投人式液位變送器在寶泉電站水泵水輪機(jī)頂蓋排水系統(tǒng)中的應(yīng)用。
【概述】寶泉抽水蓄能電站( 簡(jiǎn)稱(chēng)寶泉電站) 總裝機(jī)容量為4 X 3 0 0 MW , 設(shè)置4 臺(tái)水泵水輪一發(fā)電電動(dòng)機(jī)組,承擔(dān)電網(wǎng)調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相以及事故備用等任務(wù)。寶泉電站水栗水輪機(jī)組由法國(guó)ALSTOM 公司提供, 立軸、單級(jí)、混流可逆式, 額定水頭5 1 0 m , 額定揚(yáng)程5 2 8 .6 m , 額定轉(zhuǎn)速5 0 0 r/mi n 。
由于水泵水輪機(jī)主軸密封的工作特性, 必然會(huì)有少量漏水流至頂蓋內(nèi)部, 如不及時(shí)將漏水排除, 任其發(fā)展, 將影響水泵水輪機(jī)導(dǎo)軸承及水車(chē)室設(shè)備的運(yùn)行安全, 導(dǎo)致機(jī)組事故停機(jī), 甚至發(fā)生水淹廠(chǎng)房的危險(xiǎn)。因此設(shè)置頂蓋排水系統(tǒng), 及時(shí)將頂蓋內(nèi)的積水排走, 排水系統(tǒng)的可靠運(yùn)行具有重要意義。但因?qū)毴姡崳娬緳C(jī)組高水頭、高轉(zhuǎn)速的特性, 頂蓋內(nèi)振動(dòng)較大, 主軸密封漏水波動(dòng)劇烈, 電站原有浮子式頂蓋水位傳感器運(yùn)行穩(wěn)定性不好, 經(jīng)常出現(xiàn)浮子液位開(kāi)關(guān)卡塞或誤動(dòng), 引起頂蓋排水泵不能正常啟動(dòng), 甚至液位開(kāi)關(guān)誤動(dòng)引起機(jī)組事故停機(jī)。為解決上述問(wèn)題, 經(jīng)過(guò)各方面技術(shù)分析, 進(jìn)行設(shè)備改造, 將原機(jī)械浮子式液位開(kāi)關(guān)更換成一種新型智能投人式液位變送器, 大大提高了頂蓋排水系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。該新型液位傳感器科技含量高, 體積小巧, 工作穩(wěn)定, 充分體現(xiàn)新型電子技術(shù)對(duì)電力生產(chǎn)的促進(jìn)作用。
2 改造前的頂蓋排水系統(tǒng)
2 .1 頂蓋排水泵
寶泉電站每臺(tái)機(jī)組設(shè)置兩臺(tái)頂蓋排水泵, 安裝在機(jī)組水車(chē)室內(nèi)頂蓋外部。排水泵取水口布置在頂蓋內(nèi)部, 通過(guò)排水泵將頂蓋內(nèi)積水排至自流排水洞, 如圖1所示, 標(biāo)注“0 1 1”即為取水口, 標(biāo)注“0 1 2” 處即為頂蓋排水泵。
2 .2 頂蓋水位浮子
頂蓋水位浮子布置在頂蓋內(nèi)部排水栗取水口旁,共有5 個(gè)機(jī)械式水位浮子開(kāi)關(guān), 通過(guò)5 根電纜將水位開(kāi)關(guān)信號(hào)送到機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng),用來(lái)控制兩臺(tái)頂蓋排水系統(tǒng)泵的啟停,如圖2所示,標(biāo)注“024”即為水位浮子。
2.3 控制邏輯
頂蓋水位浮子開(kāi)關(guān)分布如圖3 所示’ 共5 個(gè),分別為為 4 6 1 SN \ 4 6 2 SN \ 4 6 3 SN�。� 4 6 4 SN \ 4 6 5 SN 。
4 6 1 SN ,水位低停泵; 4 6 2 SN , 水位高啟一臺(tái)泵排水;4 6 3 SN ,水位高啟兩臺(tái)泵排水; 4 6 4 SN , 水位高報(bào)警;4 6 5 SN ,水位太高報(bào)警, 作用于機(jī)組停機(jī)。
2 .4 存在問(wèn)題n
( 1 ) 頂蓋內(nèi)部空間狹窄, 5 個(gè)水位浮子開(kāi)關(guān)均布置在頂蓋內(nèi)部, 再加上需要引出5 根電纜將水位信號(hào)上送至機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng), 機(jī)構(gòu)繁雜, 維護(hù)不方便。
( 2 ) 頂蓋內(nèi)部振動(dòng)較大, 主軸密封漏水波動(dòng)劇烈,有時(shí)甚至呈濺射狀,水位浮子開(kāi)關(guān)有時(shí)動(dòng)作不靈活,導(dǎo)致誤動(dòng)或者拒動(dòng),造成頂蓋排水泵不能正常啟停,甚至造成機(jī)組停機(jī)。
( 3 ) 自2 0 0 8 年shou臺(tái)機(jī)組投產(chǎn)以來(lái),4 臺(tái)機(jī)組頂蓋水位浮子開(kāi)關(guān)多次出現(xiàn)異常, 對(duì)機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行造成嚴(yán)圖3 水位浮子開(kāi)關(guān)示意圖重影響。經(jīng)綜合分析, 電站于2 0 1 4 年開(kāi)始對(duì)4 臺(tái)機(jī)組頂蓋水位開(kāi)關(guān)進(jìn)行升級(jí)改造, 更換為SC500智能投人式液位變送器。
3、新型頂蓋液位變送器的應(yīng)用
3 .1 工作原理
智能型投入式液位變送器加人了微電子智能芯片, 使變送器智能化, 其具有人機(jī)友好界面, 可自由設(shè)定參數(shù)值, 自校正, 自診斷報(bào)警輸出, #多可實(shí)現(xiàn)七對(duì)繼電器控制輸出結(jié)點(diǎn)。該變送器采用陶瓷電容作為測(cè)量單元, 水位對(duì)應(yīng)壓力直接作用于膜片上, 使膜片產(chǎn)生彈性位移, 根據(jù)電容值的大小與兩極間的距離成正比的原理, 由陶瓷膜片和襯底膜片分別構(gòu)成電容兩極, 就可以從襯底電極和膜片電極之間檢測(cè)到變化的電容, 檢測(cè)到的電容值經(jīng)微調(diào)電路放大后, 可輸出一個(gè)精que的電壓信號(hào), 輸出的電壓信號(hào)通過(guò)變送器轉(zhuǎn)換成4 -2 0 m A 的電流信號(hào)輸出, 智能單元就可以通過(guò)電流信號(hào)輸出開(kāi)關(guān)量至機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng), 從而對(duì)排水泵進(jìn)行自動(dòng)控制。
3 .2 主要技術(shù)參數(shù)
測(cè)量范圍0.5 - 2 0 0 m;電纜長(zhǎng)度0.5- 3 0 0m ; 測(cè)量精度0 .1 級(jí)、0 .2 級(jí)、0.5 級(jí); 溫度影響< ± 0 .0 7 %FS/ 1 0°C ; 穩(wěn)定性<± 0 .1 % FS/年; 工作電壓DC 2 2 0V ; #大功耗6 W; 輸出信號(hào)4 - 2 0 mA 或RS 4 8 5 , 及對(duì)應(yīng)接點(diǎn)信號(hào)?, 出線(xiàn)方式菲尼克斯端子, 航空插座; 顯示方式LED ; 負(fù)載阻抗< 7 5Ω ; 絕緣阻抗;5 0 0VD C 時(shí),工作溫度一2 0到8 0°C ; 環(huán)境濕度< 9 5 %�。� 相對(duì)濕度) , 避免強(qiáng)腐蝕性氣體; 防護(hù)等級(jí)探頭IP6 8 ,變送器IP 6 5 。
3 . 3 變送器結(jié)構(gòu)及安裝方式
變送器主要由變送器本體、探頭、端子排三部分組成,。探頭安裝在水泵水輪機(jī)頂蓋內(nèi), 取代原浮子開(kāi)關(guān), 通過(guò)電纜與變送器本體連接, 將水位變化信號(hào)傳送至變送器。變送器本體安裝在水泵水輪機(jī)水車(chē)室外部, 避免了水車(chē)室振動(dòng)干擾, 將探頭傳來(lái)的水位變化信號(hào)轉(zhuǎn)換成5 對(duì)水位信號(hào)開(kāi)關(guān)量輸出, 上送至機(jī)組控制單位, 從而取代了原來(lái)的5 個(gè)浮子開(kāi)關(guān)。與改造前不同之處, 由于該變送器需要提供2 2 0 VDC 電源, 電源就近取自臨近設(shè)備控制柜。
3 . 4 變送器優(yōu)點(diǎn)分
( 1 ) 頂蓋內(nèi)僅安裝一個(gè)探頭和一根電纜, 相對(duì)于改造前的5 個(gè)浮子開(kāi)關(guān)及5 根電纜, 有著明顯的優(yōu)勢(shì)。
( 2 ) 變送器本體安裝位置可靈活掌握, 且可完全避開(kāi)水車(chē)室內(nèi)的惡劣環(huán)境, 不受振動(dòng)及主軸密封漏水影響。
( 3 ) 變送器具有人機(jī)界面, 可進(jìn)行參數(shù)設(shè)置及顯示頂蓋內(nèi)水位數(shù)值。
( 4 ) 寶泉電站自2 0 1 4 年開(kāi)始, 在4 臺(tái)機(jī)組頂蓋排水系統(tǒng)陸續(xù)應(yīng)用該水位變送器, 經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證, 該水位變送器精度高, 工作穩(wěn)定。
( 5 ) 綜上所述, LTJ 3 1 智能型液位變送器體積小巧, 具有安裝方便、抗振動(dòng)防沖撞能力強(qiáng)、利于維護(hù)、精度高、工作穩(wěn)定性好等特點(diǎn),非常適合在水泵水輪機(jī)頂蓋排水系統(tǒng)中應(yīng)用與推廣, 同時(shí)也適用于其他液位系統(tǒng)的測(cè)量。
4、結(jié)束語(yǔ)
新型投入式液位變送器在寶泉電站水泵水輪機(jī)頂蓋排水系統(tǒng)中得到了實(shí)際應(yīng)用,提高了頂蓋排水系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性,從而對(duì)水泵水輪機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了有力保障,也為相關(guān)水電生產(chǎn)單位提供參考。隨著科技進(jìn)步, 越來(lái)越多的新型傳感器、控制器在水電生產(chǎn)中得到了應(yīng)用, 提高了機(jī)組運(yùn)行安全及穩(wěn)定性, 帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益。新型水位變送器的應(yīng)用只是一個(gè)開(kāi)始, 寶泉電站將結(jié)合實(shí)際運(yùn)行情況, 對(duì)可靠性較差的自動(dòng)化元件進(jìn)行更換, 選用工作穩(wěn)定、維護(hù)方便的新型的自動(dòng)化元件, 切實(shí)提高設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性。