辽宁蒲石河抽水蓄能有限公司 辽宁丹东 118000
摘要：随着经济的发展，我国的水利工程的发展也有了改善。多家抽水蓄能电站发生压力钢管水力自激振动，给电站设备安全稳定运行带来较大风险。某抽水蓄能电站上游输水系统采用“一洞两机”布置，“两洞”4条高压引水支管分别与机组主进水阀（球阀）相连。球阀由阀体部分和液压控制部分组成，采取双接力器操作机构。球阀设有两道密封，上游侧为检修密封、下游侧为工作密封，两道密封投退操作用水取自上游侧压力钢管。
关键词：抽水蓄能电站；水力自激振动；预控处置
引言
机组正常启停时，只有工作密封进行投退；机组备用或运行时检修密封保持退出状态。球阀旁通阀设检修旁通阀和工作旁通阀，用于蜗壳充水使球阀两侧平压。机组正常备用及运行时，检修旁通阀均在全开位置；工作旁通阀在机组备用时关闭、开机时开启，以实现球阀两侧平压。
1检修原则
关于检修，我们常问这几个问题:什么是检修，为什么要检修，由谁检修，什么时候检修，检修哪些内容，以及如何检修。广义的检修是指为保障设备健康运行，对其进行的检查、检测、维护和修理的工作。在生产一线设备维护过程中，检修专业所做的最普遍、用时最长的工作就是对设备进行周期性检修，即俗称的“定检”。周期性检修是导致设备退备的第一主因，但有科学计划的周期性检修使缺陷可控，防事故事件于未然。通俗的讲，规定内容和周期的检修，就叫定检，就像人类的定期体检。定检的发展是“状态检修”，即不提前规定内容和周期，而是根据设备当时状态需要而进行的检修。检修工作以发现、消除隐患和缺陷为重点，恢复设备性能和延长设备使用寿命为目标，坚持“应试必试、试必试全，应修必修、修必修好”的原则，在充分开展综合状态评价的基础上，合理参考规程和厂家要求制定检修策略，实现由周期性检修逐步向状态检修过渡的目标。所谓“应修必修”，“应”就是指不仅要参考规程和厂家要求，而且要通过设备综合状态评价，全面准确的掌握设备的健康状态，根据设备状态评价的结果合理制定检修策略，明确设备检修试验的周期及项目，最终形成可执行的检修计划。
2优化措施分析
2.1/出水口的设计
由于抽水蓄能电站的水流是双向流动，所以在设计上、下水库的进/出水口时，要充分考虑双向水流的特性，进水的时候要设计成逐渐收缩的形式，出水的时候应逐渐扩散。全断面上流速度要均匀，不要出现产生回流、漩涡和脱离的情况。上水库进/出水口一共是两座，是竖井式进水口，包含了扩散段、防涡梁段、明渠段、标准段、拦污栅段、渐变段和闸门井段。在明渠段的周围都设置挡沙坎，高度为631．9m，并在挡沙坎前10m平段，以1:3的斜坡连上632．00回填高程。进水口和出水口防涡梁段长度是10．00m，一共设4处防涡梁，断面尺寸是1.2m×1．5m，间距为1．0m。拦污栅段长5．9m，每个进/出水口设置4个活动拦污栅，孔口宽5．5m，高10．0m，扩散段长40m，用的是双向扩散的形式。闸门井段长7．9m，检修闸门宽高都是6.70m，底坎高617．00m．闸门井式矩形的钢筋混凝土的制成，通气孔在闸门井筒内。渐变段在闸门井之后，长度是14.95m，由长宽都是6．7m的方形断面慢慢变成直径6．7m的圆形的断面，渐变段衬砌混凝土的厚度是2．0m。上水库的进/出水口与对外公路来进行连接的桥梁是闸门井检修平台交通桥。下水库的进/出水口呈岸塔式，组成包括明渠段、扩散段、防涡梁段、过渡段、拦污栅段、渐变段和闸门井段。明渠段是60m长，前沿段59．2m，前沿有挡沙坎。防涡梁端顺水方向长度是12．0m，间距为1．2m。防污栅段顺水方向是6m，共有4个拦污栅，拦污栅孔口宽5．5m，高10．0m，扩散段顺水方向是35.3m，有3个分水墩;扩散段用11．74m的过渡段与闸门井段隔开，闸门井段长8．23m，设平板检修门。闸后渐变段长14．9m，首段方型断面长宽都是7．6m，末端圆形断面内径是6．6m。
2.2隧洞设计
输水隧洞的衬砌用的是大部分用的是钢筋混凝土，包括了高压隧洞、尾水隧洞和低压引水隧洞等。引水支洞的钢板衬砌段长250m，是设计水头的0．61倍，钢衬段内径是4．6m，最大可承受6．7MPa的内水压力。设计中厂房上游墙30m内做明管设计，因为岩石会受地下厂房开挖爆破的影响，剩下的220m设计为高压管按埋藏管，为了减少岔管和钢衬段的外水压力，设了3个排水廊道在4条压力管上。尾水支洞从出口到闸室前渐变段用了钢板衬砌，段长71.69m，洞段围岩是Ⅱ类岩层，稳定性较好。尾水支洞最大只能承受1．25MPa的内水压力，钢管内径长度4．6m，在其外侧回填0．7m的素混凝土。钢板衬砌段挨着厂房下游30m内，作明管的设计，其余用的是埋藏管的方式。计算得出，尾水支洞钢管材厚度为15mm，加劲环厚19mm，高20cm，间距58cm。
2.3岔管设计
引水洞岔管和尾水岔管都是新鲜的白花岗岩，参照目前国内高压钢筋混凝土岔管实际经验，由于岔管所处的地质条件比较好，岩层没有较大断层，均属于Ⅱ类岩层，由于尾水岔管最大只能承受1．00MPa的内水压力，引水洞岔管最大只能承受5.75MPa的内水压力，所以引水洞岔管和尾水岔管都选择用钢筋混凝土，用的是双层配筋，衬砌厚0．8m。
2.4防范措施
（1）根据有关引水系统水力自激振动事故预控措施及现场处置指导意见，新增水力自激振判断报警逻辑，装设球阀工作密封投退腔压力变送器、基座位移传感器，以及上位机画面新增手动开工作旁通阀选项。（2）球阀操作水源滤芯清洗及工作密封控制阀维护时，保障备用回路带压或增加手动打压泵对工作密封投入腔保压，以保证工作密封可靠投入，并投入检修密封以减少球阀渗水量。（3）增加球阀可靠的备用操作水源。（4）加强球阀工作密封本体漏水量、投/退腔漏水量监测，必要时更换工作密封投入腔密封件。
2.5水力自激振逻辑进一步完善
（1）发生水力自激振时，若机组在发电及抽水调相稳态、发电调相及抽水调相启机过程中、抽水调相转抽水启机过程中、发电调相转发电过程中，不经延时自动执行机组正常停机流程。同时如相邻机组在机组停机稳态工况下（远方自动控制方式），启动球阀油站，投机械制动，退球阀下游密封；以上操作完成后，下游密封的投入及机械制动的退出均由运维人员手动操作。（2）发生水力自激振时，机组停机稳态工况下，由监控系统自动启动本机组球阀油站、投机械制动及退球阀下游密封；以上操作完成后，下游密封的投入及机械制动的退出均由运维人员手动操作。（3）发生水力自激振时，机组停机稳态工况下，由监控系统自动退出本机组球阀下游密封；如未消除（水力自激振报警未消除，且下游密封位置在退出），延时5s自动退出本机组球阀旁通阀。（4）监控系统新增一个量程为60bar球阀上游压力测点，该变量越限时触发相应报警，但不参与水力自激振控制逻辑。
结语
随着我国经济进入新常态，抽水蓄能电站建设进入谨慎发展期，像“十二五”“十三五”期间的开工规模水平不可持续，但现有机组的可变速改造及海水抽水蓄能电站的建设会是一个新的增长点，抽水蓄能经营企业应该在这方面开展工作。海水抽水蓄能电站挑战与机遇并存，在彻底解决海水带来的环境污染、设备侵蚀等问题前，不会有大规模的发展。此外，抽水蓄能企业还应该关注和布局新型大规模储能技术。政策方面，建议有关部门进一步梳理抽水蓄能电价政策，确保独立发电公司运营能有基本收益。在投资和管理体制上，可以考虑放开社会资本，不再强调原则上由电网企业投资建设。
参考文献
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[2]刘紫蕊，杨峰，程永光，王其．抽水蓄能电站输水系统水力振荡可能性分析[J]．水力发电学报，2019，38(09):111-120．