马依文，亓祥飞，高建伟

（华东桐柏抽水蓄能发电有限责任公司，浙江 天台317200）

1 引言

华东桐柏抽水蓄能电站位于浙江省天台县境内，电站接入华东电网。电站装设了4台300 MW的可逆式水泵水轮机，总装机容量1 200 MW，年平均发电量21亿kW·h，年抽水电量28亿kW·h。机组主要有发电、发电调相、抽水、抽水调相等4种运行工况，在华东电网区域担任调峰、填谷、调频、调相和紧急事故备用等任务。

桐柏抽水蓄能电站4台主进水阀由VATECH HYDRO公司制造，依据抽水蓄能电站必要性，电网要求日均主进水阀动作次数约为20次，主进水阀动作的同时伴随着工作密封的投退（主进水阀开启时工作密封退出，主进水阀关闭时工作密封投入），在启停过程中要求工作密封开启关闭需稳定、可靠、迅速，需具备良好的密封效果及一定操作次数时的稳定性。因此工作密封投退位置反馈正确、可靠，是保证机组安全稳定运行不可或缺的重要部分。

2 主进水阀工作密封投退异常的原因分析

2.1 现状调查

对主进水阀工作密封投退运行情况进行调查，统计了2017年1月至12月工作密封投退异常频数，如表1所示。

通过表1可以看出，月平均发生位置反馈不正确导致的运行故障次数为19/12=1.58次/月，位置反馈不正确导致工作密封投退异常的频数占76%，是造成工作密封投退异常的主要症结，因此针对工作密封位置反馈不正确作进一步分析调查。

2.2 原因分析及检查

针对工作密封位置反馈不正确，分析其主要原因有以下5种。

（1）行程偏离标准值

现场对各机组工作密封位置指示行程距离进行测量检查，测量结果如表2所示。

表2 机组工作密封行程距离测量

由表2计算可知：1号机组工作密封位置指示偏差为3.4%，2号机组偏差2.7%，3号机组偏差0.86%，4号机组偏差1.7%。4台机组均未超出5%的偏差标准，满足生产规定的要求，基本排除由于行程偏离标准值导致位置反馈不正确的可能。

（2）元件动作过程中机械卡涩

图1 主进水阀工作密封全关位置阀心与阀体间隙测量图

现场检查图1所示工作密封各测点间隙，检查测得各测点间隙均为0，工作密封漏水量为0。现场进行多次工作密封投退试验无异常，机械机构动作无停顿，由此证明机械结构无卡涩，满足设计要求。

（3）行程开关质量不合格

现场进行多次测量机械式行程开关动作情况及内部接点电阻值，选取其中8组测量数据绘制行程开关内部接点电阻值对照图，如图2所示。

图2 投入、退出行程开关内部接点电阻值对照图

通过测量电阻值可知，各机组在多次动作试验过程中较小概率发生行程开关动作不到位的情况，同时维护人员每月均结合定检及检修工作对4台机进行维护检查，并记录工作密封投退位置开关指示正常、外观正常、固定良好、电缆接头无破损且无松动、探测头与感应铁片间隙合理等状态，若行程开关内部接点电阻值偶发阻值越限，维护人员将进行及时更换、检测，因此基本排除由于行程开关质量不合格导致位置反馈不正确的可能。

（4）行程开关选型不当

根据表3机械式行程开关参数及现场试验动作情况可知，机械式行程开关执行头角度范围有限，造成动作死区较大。

表3 机械式行程开关参数表

由于机组振动或安装螺丝松动影响，导致行程开关位置有所偏移，造成动作接点压得过紧，复归时接点未完全脱开，需及时进行位置调整；行程开关频繁动作复归，其开关动触片经常疲劳断裂，导致行程开关不动作或动作不准确，维护换件不便，影响机组正常运行。

因此主进水阀工作密封投退采用机械式行程开关，动作死区大、精度不高、故障率高，容易造成误动和拒动，从而导致工作密封位置反馈不正确。

（5）行程开关安装位置易偏移

图3 机械式行程开关安装位置图

根据图3所示，球阀工作密封投退动作为横向移动，行程为7 mm。工作密封圈本体动作时带动图中机械指示连杆，固定于连杆上的金属块在横向移动过程中逐渐压紧位置反馈开关，当动作幅度达到机械行程开关动作距离时，行程开关接点接通，上位机收到工作密封位置反馈信号。

当前工作密封投退动作时，金属块随着连杆横向移动，行程为7 mm。金属块的斜面角度为40°，工作密封横向行程通过金属块斜面传动至位置反馈开关的纵向行程为5.8 mm。再加上位置反馈开关执行头动作角度的影响，实际作用于开关接点的行程将小于执行头动作距离与复归距离的差值。

而位置反馈开关为纵向安装，经过中间各环节的传动后，实际作用于位置反馈开关的行程小于7 mm，也处于位置反馈开关动作与复归之间的临界距离，极容易导致位置反馈指示异常。

3 处理过程

3.1 处理对策及措施

针对以上分析的2点主要原因，即：行程开关选型不当、行程开关安装位置易偏移，如表4所示采取相关处理对策及措施，以降低主进水阀工作密封投退异常次数。

表4 处理对策及措施

（1）更换行程开关指示装置位置：将行程开关安装位置由接收纵向传动行程，改为接收横向传动行程。使其不再受金属块斜面传动的影响，实际作用于行程开关的投退行程由原来的5.8 mm左右变为7 mm。一方面提高了投退行程距离，误差范围在±5%以内，另一方面也提高了投退行程的稳定性，从而将提高行程开关的动作稳定性。

（2）更换行程开关型号：采用接近式行程开关代替机械式行程开关，由表5接近式行程开关参数表可以看出，对比机械式行程开关，接近式行程开关为非接触检测，不会产生机械磨损与疲劳损伤，工作寿命长，测量反馈响应快，一般响应时间可达几毫秒或几十毫秒，具有及时性，接近式行程开关为全密封结构，防护等级可达IP67，具有良好的防潮、防尘性能，重复定位精度低，且抗振能力较机械式行程开关要强，提高了工作的准确性与可靠性。

表5 接近式行程开关参数表

（3）优化感应机构挡片形状：如图4所示，在主进水阀工作密封本体机械指示装置机构M处加装矩形感应机构金属挡片（2片），圆形挡片尺寸为：R：200 mm，厚度：1 mm。

图4 圆形感应挡片安装图

通过工程师站在线测试强制发令主进水阀工作密封投退，结果显示工作密封实际动作情况均正确，工作密封指示反馈信号上送均正常。且圆形金属挡片不受振动影响出现偏移，接近式行程开关的探头感应准确率高，进一步提高了投退反馈的正确性与稳定性。

3.2 处理后实施效果

为检查问题处理后实施效果，对2018年1月至12月期间机组启停机运行情况进行了统计，如表6所示。

表6 处理前后工作密封投退异常原因对照表

结果表明，措施实施后未发生因主进水阀工作密封投退异常导致机组开停机不成功事件，工作密封投退信号月均异常次数由2.08次/月降低至0.33次/月，大大降低了工作密封投退异常次数，提高了机组启停成功率，保证机组能随调随启，为华东电网的安全稳定运行提供保障。

4 结论

抽水蓄能电站机组在启停过程中要求工作密封开启关闭需具备良好的准确性及稳定性，因此工作密封投退位置反馈的正确、可靠性是机组安全、稳定运行的保证。

本文采用接近式行程开关，使得反馈装置具有良好的防潮、防尘性能，反馈测量具有及时性，重复定位精度低，且抗振能力较机械式行程开关要强，自主优化感应挡片形状，提高了工作的准确性与可靠性，减少了运维人员日常维护工作量，降低了机组启停过程中易产生的位置反馈不准确的风险，进一步为机组安全稳定运行提供了保障。