一种用于高水头、长引水管道的水轮发电机组监控系统自动开机并网方式排水的操作方法与流程

本发明涉及水电站启闭机检修装备领域，具体为一种用于高水头、长引水管道的水轮发电机组监控系统自动开机并网方式排水的操作方法。

背景技术：

1、水电站水轮发电机组进行检修时，执行压力钢管及蜗壳排水操作是确保机组进行正常检修的安全措施之一，目前机组在检修过程中压力钢管及蜗壳排水常见的方法有：现地操作导叶进行排水、操作技术供水系统排水、操作蜗壳排水阀排水。

2、现地操作导叶进行排水：在机组停机、进水口快速门全关且做防动措施的前提下，先启动水轮发电机组的辅助设备正常运行，随后手动操作缓慢开启导叶使机组转速保持在一定范围内，直至机组蜗壳压力下降至与尾水平压，排水完毕。此排水方法依靠人为经验进行导叶的开启，且机组在低转速的过程中存在“烧瓦”的风险，若导叶开度过大，又存在使机组过速的风险，损坏设备。

3、操作技术供水系统排水：对于从蜗壳取技术供水的机型，在机组停机、进水口快速门全关且做防动的前提下，开启机组技术供水阀门，使压力钢管及蜗壳中的水通过技术供水管道系统排走，达到与下游尾水平压的效果。此过程操作简单、风险低，但对于长引水管道机组，需要花费较长的时间进行排水，排水效率较低，且对于高水头电站机组，技术供水往往采用从尾水抽水的方式，无法通过技术供水系统为压力钢管进行排水。

4、操作蜗壳排水阀排水：在机组停机、进水口快速门全关且做防动的前提下，通过开启机组蜗壳排水阀使压力钢管及蜗壳中的水排完，此方法风险及较高，高水头、长引水管道产生的水压长时间对蜗壳排水阀冲击作用较大，易使设施发生故障。

5、综上，目前常见的几种排水方式存在操作过程复杂、排水速度慢、设备长时间带压过流导致故障率上升、运行人员的操作效率低等不足。

技术实现思路

1、为解决当前存在技术问题，本发明的主要目的在于提供一种用于高水头、长引水管道的水轮发电机组监控系统自动开机并网方式排水的操作方法，此方法可以在监控系统中设计自动流程，实现一键发令实现压力钢管及蜗壳排水操作，解决了传统进行压力钢管及蜗壳排水操作过程复杂、排水速度慢、设备长时间带压过流导致故障率上升、运行人员的操作效率低等不足。

2、为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种用于高水头、长引水管道的水轮发电机组监控系统自动开机并网方式排水的操作方法，包括以下步骤：

3、步骤1：判断机组是否在停机状态；

4、当需要对压力钢管及蜗壳进行开机、并网排水操作时，对监控系统进行发令，一键启动高水头、长引水管道的水轮发电机组监控系统自动开机并网、排水操作流程，需要判断机组是否在停机状态，若满足条件，操作流程则进行步骤2；若不满足，发出告警并退出操作流程；

5、步骤2：将机组开机条件中的“机组进水口闸门正常”修改为“机组进水口闸门全关”，并退出进水口闸门启动机组事故停机逻辑，若满足条件，操作流程则进行步骤3；若不满足，发出告警并退出操作流程；

6、步骤3：启动水轮发电机组的部分辅助设备，合上发电机出口刀闸、主变中性点接地刀闸，若满足条件，操作流程则进行步骤4；若不满足，发出告警并退出操作流程；

7、步骤4：判断机组开机条件是否满足，若满足条件，操作流程则进行步骤5；若不满足，发出告警并退出操作流程；

8、步骤5：监控系统下发机组开机至空载命令，判断机组各辅助设施是否启动运行正常，若满足条件，操作流程则进行步骤6；若不满足，发出告警并退出操作流程；

9、步骤6：机组空载正常后，发开机至并网命令，确认机组并网运行正常，加出力至稳定运行区，若满足条件，操作流程则进行步骤7；若不满足，发出告警并延时退出操作流程；

10、步骤7：当水轮发电机组蜗壳水压降至一定数值后，或者机组有功功率低于设定值后，监控系统自动执行解列停机流程，停机至空载、空转状态；若满足条件，操作流程则进行步骤8；若在规定时间内未满足条件，发出告警并退出操作流程；

11、步骤8：机组自动停机流程动作正常，机组转速开始下降，降至95%额定转速时，投入高压油减载系统（若机组有此配置），并按正常停机流程依次投入电气制动（若机组有此配置）、机械制动及其辅助设备，蜗壳水压降至0，检查机组全停正常，辅助设备依次停止；若满足条件，操作完毕；若不满足，发出告警并退出操作流程。

12、所述步骤1中机组在停机状态的判断条件是：机组状态显示全停、转速为0、活动导叶处于全关状态且锁定投入。

13、所述步骤3中开启水轮发电机组的部分辅助设备，具体步骤如下：

14、步骤3.1，启动机组主变冷却器；

15、步骤3.2，启动机组技术供水系统；

16、步骤3.3，启动调速器液压系统；

17、步骤3.4，启动机组各辅助设备。

18、所述步骤4中机组开机条件具体包括：

19、步骤4.1：开机至冷却水运行条件满足；

20、步骤4.2：开机至空转条件满足；

21、步骤4.3：开机至空载条件满足；

22、步骤4.4：开机至并网条件满足。

23、所述步骤4.1中开机至冷却水运行条件满足具体包括：开机基本条件满足、技术供水系统正常、主变压器正常、纯水系统（若机组有此配置）正常、上导/推导轴承循环冷却系统正常、水导轴承循环冷却系统正常、机组不在空转状态、机组不在空载状态、机组不在并网状态和主轴密封水源正常。

24、所述步骤4.2中开机至空转条件满足具体包括：水系统运行或者开机至冷却水系统条件满足、高压油系统（若机组有此配置）正常、机组进水口闸门正常、水机后备保护正常、剪断销正常、调速系统正常、制动系统正常、制动风闸落下、油压系统正常、检修气封正常、主轴密封系统正常、开机基本条件满足、机组不在空转状态、机组不在空载状态和机组不在并网状态。

25、所述步骤4.3中开机空载条件满足具体包含：机组空转状态或者开机至空转条件满足、电气保护正常、励磁系统正常、地刀状态满足开机、开机基本条件满足、机组不在空载状态和机组不在并网状态。

26、所述步骤4.4中开机并网条件满足具体包含：机组检修状态标志退出、隔刀状态满足开机，机组空载或者开机至空载条件满足、断路器控制回路正常、同期装置正常、主同期开关在分闸状态、开机基本条件满足。

27、所述步骤5中监控系统下发开机至空载命令后，观察机组各辅助设施启动状态正常，具体包括：电气制动开关跳闸、退加热器、投油雾吸收装置、投碳粉吸收装置、退出蠕动探测装置、启动液压系统拔锁定、投高压油（若机组有此配置）、检查风闸落下、调速系统开机正常。

28、所述步骤6中机组并网状态正常具体包括：发电机出口开关处于合闸状态、励磁系统投入运行、定子电流三相基本平衡、发电机组带负荷正常运行；

29、在机组进水口快速门全关时，不同类型的水电站机组并网后在稳定区运行的时间按照自身引水管道容量大小进行模拟计算得到，所带负荷的大小根据水轮发电机出力p=9.81ηqh，计算得到，其中，p为水轮发电机组出力，η为水轮发电机组效率，q为流经水轮发电机组的流量，h为水轮发电机组的工作水头，分析得出：在机组进水口快速门全关时，随着机组持续并网发电，水轮发机组的工作运行水头持续下降，水轮机调速器自动控制导叶开度，调节流经水轮发电机组的过机流量，维持机组出力保持相对稳定，导叶开度随蜗壳水压下降稳步增加直至开限开度，随后机组有功开始下降。

30、所述步骤6中机组并网运行、排水期间其余正常运行机组合理调整自身出力大小，确保全厂总出力应满足发电计划要求。

31、所述步骤7中水轮发电机组自动执行解列流程的条件为：机组蜗壳水压降至一定数值，或者机组有功功率低于一定数值，此过程需要一定的时间来完成，进而在流程中对此步骤根据不同的有功值或者蜗壳压力大小，考虑一定裕量的前提下，采用相对应的延时来实现；机组开始执行自动停机流程时的蜗壳压力值或者有功功率值由水电站类型、机组工作水头由电站实际运行情况来确定，直接在操作流程中设计固定值即可；考虑到不同水电站引水管道的形状也有所区别，理想状态下的引水管道为倾斜的直管道，此条件下水轮发电机组的工作水头下降速率一致，不会产生突变的情形，保证水轮发电机组正常运行；若引水管道为不规则的形状，考虑到蜗壳水压到达某一值后突然快速下降，故根据引水管道实际情况，在监控系统自动停机流程中设计提前降低出力，具体根据不同类型的水电站确定出力开始下降时刻及速度。

32、所述步骤8中机组自动停机流程具体包括：

33、步骤8.1，机组降出力运行至设定值；

34、步骤8.2，断开发电机出口开关；

35、步骤8.3，停励磁系统；

36、步骤8.4，投高压油减载系统（若机组有此配置）；

37、步骤8.5，机组转速小于设定值时投入机械制动；

38、步骤8.6，投入活动导叶锁定、停导轴承油循环系统；

39、步骤8.7，停液压系统、退出制动、滑环粉尘吸收装置。

40、本发明有如下有益效果：

41、本发明通过一种应用于高水头、长引水管道水轮发电机组开机排水新方式的设计，解决了传统方式进行压力钢管及蜗壳排水过程存在操作复杂、排水速度慢、设备长时间带压过流导致故障率上升、运行人员的操作效率低等不足。修改其中的流程控制逻辑在原有的计算机监控系统中新增一个控制流程，可以一键完成对高水头、长引水管道的水轮发电机组在检修期间压力钢管及蜗壳排水操作，相较于传统的排水方法不仅极大提升了排水效率、降低了误操作几率、避免设备损坏，还提高了水资源利用率，改善了传统排水方法产生的弃水情况，在对机组压力钢管及蜗壳排水的同时还可以实现机组并网发电一段时间，确保水电站的安全、持续、可靠运行。