沙河抽水蓄能电站调速器油泵运行分析

李 涛

（江苏沙河抽水蓄能发电有限公司，江苏 溧阳 213333）

1 概况

沙河抽水蓄能电站（简称沙河电站）位于江苏省溧阳市天目湖旅游度假区，装机容量为2×50 MW，在系统中的主要作用为调峰、调频和紧急事故备用。采用法国ALSTOM公司制造的立轴单级混流可逆式水泵水轮机，发电机为三相立轴悬式空气冷却同步可逆式发电电动机。设计年发电量1.82亿kW·h，年抽水用电2.44亿kW·h。

沙河电站现有2台发电机组，每台机组的调速器系统有2台同类型压油泵。压油泵有连续、间断、手动3种工作方式，正常工作方式在间断位置。2台油泵设有主用、备用位置，1台压油泵在主用，另1台压油泵在备用。当主用压油泵出现故障或拒绝启动或启动后压力仍低于定值时，另1台备用压油泵启动。压力油罐设有自动补气装置，气源来自厂内高压气系统补偿贮气罐。机组正常运行时，压力油罐压力保持在6.5 MPa～7.1 MPa，油位保持在正常位置。当油位升高时，自动补气阀动作自动补气，达到正常油位后，补气阀自动关闭。此外，压力油罐上还装有安全阀，当其压力超过定值后，安全阀动作，并且切断自动补气电磁阀的电源；当压力降至定值以下，安全阀自动复位。

2 调速器油泵异动及改造情况

沙河电站原有调速器由法国ALSTOM设计、制造，自2002年投运。因机调设备结构布局不合理等原因，随着设备运行时间的增加，机调运行稳定性呈逐渐下降趋势，给机组安全稳定运行带来一定的隐患。

2016年4月，公司成立攻关小组，着手对机调改造方案进行研讨；2016年8月，与长江三峡能事达电气股份有限公司签订机调改造承包合同；2017年5月5日～5月27日，1号机B修时进行了1号机机调改造，对机调柜进行了更换（主配压阀、电液转换器、电磁阀阀组均更换），油泵更换为西门子提供的整套压油泵，并对相关管路进行优化，消除了改造前主阀控制电磁阀时有渗油的现象。经观察对比，改造后油泵启动间隔时间明显加长，大大减少了油泵启停次数；2018年5月3日～5月24日，2号机B修期间，对机调系统进行了升级改造，油泵更换为西门子提供的整套压油泵。此次升级改造利用了原系统主配压阀、主隔离阀、电液转换器等核心部件。检修后观察对比，油泵启动间隔时间由2017年同期36 min延长为41 min；2020年3月17日～3月19日期间，由于2号机调速器主配压阀漏油，对2号机调速系统的主配压阀进行了整体更换。

3 2016年～2021年期间调速器油泵运行情况

通过图1我们对2台机组调速油泵近6年以来的启动间隔时长进行分析，可以发现：2016年2号机的启动间隔比1号机更长；2017年5月份1号机调速器机调柜整体改造后，1号机调速器油泵启动间隔时间比2号机调速器油泵启动间隔时间长；从2020年的平均数据来看，1号机单次间隔时长为102.4 min，2号机单次间隔时长为72.8 min，1号机油泵启动间隔时长是2号机油泵启动间隔时长的1.6倍左右。

图1 调速器油泵启动间隔时间变化趋势（2016年～2021年）

通过图2我们对2台机组调速器油泵近6年以来的运行时长进行分析，可以发现：1号机调速器油泵运行时长从2016年的63.8 s逐年下降，2020年开始逐步稳定在46 s左右；2号机调速器油泵运行时长从2016年的36.8 s逐年上升，2019年开始逐步稳定在48 s左右；2020年2台机组调速器油泵运行时长都在47 s左右；2021年1号机扩大性A修对1号机调速器油泵运行时长影响不明显。

图2 调速器油泵运行时长变化趋势（2016年～2021年）

通过图3对1号机调速器油泵近6年以来的启动间隔和运行时长进行分析，可以发现：1号机调速器油泵的启动间隔以2017年5月1号机机调柜改造为分界点，机调改造后油泵启动间隔从改造前4月的23 min提升6月的107 min，增加了365%；经过改造，调速器系统内部漏油现象得到了很大程度的改善，调速器压力油罐保压能力也得到提升；改造后油泵运行时长也逐步下降，逐渐稳定在每次运行45 s左右。

图3 1号机调速器油泵运行启动间隔时间曲线（2016年～2021年）

通过图4对2号机调速器油泵近6年以来的启动间隔和运行时长进行分析，可以发现：2号机调速器在2018年5月也进行了机调改造，但由于改造过程中仍然使用原调速器系统的主配压阀、电液转换器及电磁阀组，所以改造后的系统内部漏油现象与改造前基本保持一致，所以2018年5月改造前后的启动间隔没有明显的变化。

图4 2号机调速器油泵运行启动间隔时间曲线（2016年～2021年）

2020年3月17日～3月19日期间，对2号机调速器主配压阀进行了更换。主配压阀更换后，调速器系统内漏现象得到了明显改善，调速器油泵启动间隔从更换前2月的日均53 min，延长到4月的日均103 min，间隔时长增加了接近94%；同时期油泵的运行时长呈现缓慢上升情况，机调改造后基本稳定在每次运行47 s左右。

通过图5可以看出1号机调速器经过机调柜的整体改造，特别是主配压阀、电液转换器和电磁阀的整套更换，调速系统油压装置保压能力得到很大的改善，油泵的启动间隔从改造前平均22.3 min提升到改造后平均133 min，相当于每次启动间隔延长111 min。

图5 1号机调速器机调柜改造前后油泵运行间隔对比情况（取前后12个月）

通过图6可以看出虽然2号机也进行了机调柜的整体改造，但由于主配压阀、电液转换器和电磁阀依然使用原有部件，所以阀组内漏情况与原有机调装置基本一致，油压装置保压能力与改造前没有明显变化，油泵的启动间隔改造后的前4个月得到一定程度的延长，但从第5个月开始，和原有间隔情况基本一致。2020年3月17日～3月19日期间，对2号机调速器主配压阀进行了更换。通过图7对2号机主配压阀更新前后6个月的油泵启停间隔进行分析，我们可以看出在主配压阀更新后，油泵启动间隔时间延长了接近1倍。

图6 2号机调速器机调柜改造前后油泵运行间隔对比情况（取前后12个月）

图7 2号机调速器主配压阀更新前后油泵运行间隔对比（取2020年3月前后6个月）

另外通过2台机油泵运行间隔和气温曲线，我们发现，启动间隔每年冬季相对较长，夏季又会逐渐缩短，可以看出气温和启停间隔时长成反比。这是因为冬季气温较低时，透平油粘度增大，油的流动性变差，调速器系统内部的内漏会变小，油压装置保压效果处于较好状态，调速器油泵启动间隔变长；当夏季气温较高时，透平油粘度变小，油的流动性变好，调速器系统内部的内漏会变大，油压装置保压效果会比冬季差，相应的调速器油泵启动间隔变短。

通过上述分析，可以发现，影响调速器油泵启停间隔变化的主要原因有以下2个方面：

（1）调速器系统的保压能力。在机组均处于相同工况的情况下，主要体现在调速系统相关管路及接头是否存在密封损坏漏油的现象，主配压阀、电液转换器、电磁阀等相关阀组是否存在老化、内部漏油情况。

（2）气温的变化和调速器油泵启停间隔成反比。气温高，间隔时间会变短；气温低，间隔时间会加长。因为气温会导致透平油的粘度出现变化，冬季粘度变大，油压下降变慢，夏季粘度变小，油压下降变快。可以说，在其他条件相同的情况下，温度的变化是调速器油泵启停间隔变化的主要原因。

4 设备系统保障安全运行建议

通过上述分析，我们可以看出影响油泵启停变化的主要原因是温度和相关阀组是否存在内漏情况。因此我们建议：

（1）结合目前的设备现状分析，可以看出2号机调速器系统的内漏情况比1号机严重，这就导致了2号机调速器油泵启停较1号机更加频繁，最主要的原因是2号机除主配压阀外的其他阀组均未更新。建议结合检修，对2号机调速器系统内电液转换器、电磁阀等进行更新，减少内漏。

（2）针对调速器系统的运行情况，制定调速器系统相关阀组更换年限，定期对达到更换年限的相关阀组进行更新，避免由于部件老化造成设备发生故障。

（3）通过调整计算机监控系统设置，增加调速器油泵启停间隔的数据，方便运行人员的日常监视和运行分析，可以更好地对调速器系统进行运行监视，及早发现并消除事故隐患。

（4）加强对调速器以及相关油管路运行现场的温度测量和记录，方便运行分析，使结论更加准确。