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[摘 要]本文介绍了溧阳抽水蓄能电站水泵水轮机主轴密封水控制系统的特点，并详细论述了控制系统的硬件配置，被控系统结构及控制流程。
[关键词]主轴密封系统；可编程逻辑控制器；触摸屏
中图分类号：TV743 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）39-0325-01
溧阳水电站是南方电网系统中重要的一个抽水蓄能电站。电站共6台30MW机组，平均每天单台机启闭三次以上。是装机容量比较高的抽水蓄能电站。
本文就对溧阳电站的主轴密封水系统进行简要介绍。
1 主轴密封水系统的工作原理
水密封位于水轮机主轴下法兰端面，在水导轴承下方由顶盖支持，为静水压轴向型密封结构。当机组运行时，主轴密封向缝隙处注入清洁的高压水，以阻挡水流从主轴与顶盖之间的间隙上溢，因为上溢的水可能含有杂质，会对大轴造成磨损，弱主轴密封水中断时间过长，则有烧坏主轴密封的风险，因此主轴密封水源的清洁度及压力、流量的保证就十分重要。
2 主轴密封水控制系统
图1为溧阳抽水蓄能电站主轴密封水控制系统的液压系统图。系统包括电动阀、全自动滤水器、电磁流量计、减压阀、旋流器、手阀、压力、差压、流量等检测元件。
2.1 流量监控
在主轴密封水总管上設置了电磁流量计，用于对其瞬时流量和累计流量进行现地显示、连续监测和输出报警。电磁流量计还输出4～20mA模拟量送至电站监控系统对主轴密封的实时流量进行监测和记录。
2.2 压力监控
主轴密封系统中，对压力的监控有三种元件。包括压力表、压力变送器、压力开关和差压开关。压力表用于巡检人员现地查看管路压力。压力变送器上送监控系统，用于监视和记录。压力开关送至控制系统，来完成水源的切换等，保证供水的持续。由于主轴密封水要求水源是清洁的，因此对杂质的含量及大小由严格的要求，这就需要在系统中设置过滤设备，差压开关用来监视过滤设备是否发生堵塞，弱发生堵塞，差压开关会将报警信号送至控制系统，控制系统控制过滤装置自动排污，保证水源的清洁。
2.3 水源的控制
本文所介绍的溧阳抽水蓄能电站，水源的设置采用主备用冗余方式。主水源取自球阀前侧的压力钢管，备用水源取自技术供水系统。
2.4 水压的控制
主轴密封水的压力需稳定在特定的范围内，水压过高，会使顶盖内积水过多，轻则导致顶盖排水系统频繁启动，重则会危及顶盖的安全。水压过低，则不能阻挡尾水的上溢，脏东西便会随尾水进入顶盖，同时对机组的润滑作用也会不起作用，主轴密封容易磨损，严重情况会烧坏。通常会低于压力钢管和技术供水的压力，这就需要对水源进行减压，再进行液压部分调试时，将稳定的水源压力降到需要的压力范围即可。
2.5 水源清洁度的控制
主轴密封水对水的清洁度要求很高，水中不能有较大颗粒物，否则杂质嵌入密封环表面易造成密封环和抗模板损伤。技术供水的水源已经经历了一级过滤，但是精度达不到主轴密封水的要求，压力钢管内的水则未经过过滤，因此分别为两路水源提供高精度的水过滤器。当过滤器内杂质过多时，测量过滤器前后压力差的压差开关便会将过滤器堵塞报警信号送至控制系统，控制系统首先切换水源，然后打开堵塞过滤器的排水阀，排除污水和杂质，这样过滤器便可继续工作。
2.6 电气控制系统
主轴密封的控制系统有施耐德M340系列 PLC和GTO系列触摸屏已经现地元件构成。主要控制对象是：主备用回路的电动阀和过滤器排污阀。输入变量为流量、压力、压差、电动阀开、关位置、排污阀开、关位置等。并将这些信号的状态在触摸屏中显示出来。触摸屏还能存储系统的报警信息，流量曲线等。
控制系统的控制逻辑如图2、图3控制系统流程图所示。当收到机组开机命令后，控制系统会打开主用水源的进水电动球阀，密封水经过滤水器过滤后流入主轴密封腔。弱流量正常，机组继续执行开机流程。弱流量未达到设定值，则打开备用水源，保证主轴密封水的压力和流量，以满足机组开机的条件。机组开机后，控制系统还会一直监视主轴密封系统的流量和压力，弱由于过滤器堵塞导致流量降低，控制系统会打开滤水器排污阀，并打开备用水源，保证系统的正常流量。排污阀按照设定的时间排污完毕后关闭，同时关闭备用水源的进水电动球阀，系统恢复主用水源供水。如此循环往复，直至机组停机稳态后，关闭主用水源和备用水源的进水电动球阀。流程结束。
3 结语
主轴密封水是水泵水轮机安全运行的必要保证，确保主轴密封供水压力和流量的稳定是至关重要的，本文以溧阳抽水蓄能电站为例介绍抽水蓄能电站的主轴密封系统的主要结构和特点，供其他抽水蓄能机组借鉴。
参考文献（References）：
[1]周迅，朱秋红，毛羽波.水轮机主轴密封系统的设计与实现[J].科技创业家，2013（22）：62.
[2]刘永红，肖庆华.抽水蓄能电站水泵水轮机主轴密封水控制系统[J].东方电气评论，2016，30（118）：50-52.
[关键词]主轴密封系统；可编程逻辑控制器；触摸屏
中图分类号：TV743 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）39-0325-01
溧阳水电站是南方电网系统中重要的一个抽水蓄能电站。电站共6台30MW机组，平均每天单台机启闭三次以上。是装机容量比较高的抽水蓄能电站。
本文就对溧阳电站的主轴密封水系统进行简要介绍。
1 主轴密封水系统的工作原理
水密封位于水轮机主轴下法兰端面，在水导轴承下方由顶盖支持，为静水压轴向型密封结构。当机组运行时，主轴密封向缝隙处注入清洁的高压水，以阻挡水流从主轴与顶盖之间的间隙上溢，因为上溢的水可能含有杂质，会对大轴造成磨损，弱主轴密封水中断时间过长，则有烧坏主轴密封的风险，因此主轴密封水源的清洁度及压力、流量的保证就十分重要。
2 主轴密封水控制系统
图1为溧阳抽水蓄能电站主轴密封水控制系统的液压系统图。系统包括电动阀、全自动滤水器、电磁流量计、减压阀、旋流器、手阀、压力、差压、流量等检测元件。
2.1 流量监控
在主轴密封水总管上設置了电磁流量计，用于对其瞬时流量和累计流量进行现地显示、连续监测和输出报警。电磁流量计还输出4～20mA模拟量送至电站监控系统对主轴密封的实时流量进行监测和记录。
2.2 压力监控
主轴密封系统中，对压力的监控有三种元件。包括压力表、压力变送器、压力开关和差压开关。压力表用于巡检人员现地查看管路压力。压力变送器上送监控系统，用于监视和记录。压力开关送至控制系统，来完成水源的切换等，保证供水的持续。由于主轴密封水要求水源是清洁的，因此对杂质的含量及大小由严格的要求，这就需要在系统中设置过滤设备，差压开关用来监视过滤设备是否发生堵塞，弱发生堵塞，差压开关会将报警信号送至控制系统，控制系统控制过滤装置自动排污，保证水源的清洁。
2.3 水源的控制
本文所介绍的溧阳抽水蓄能电站，水源的设置采用主备用冗余方式。主水源取自球阀前侧的压力钢管，备用水源取自技术供水系统。
2.4 水压的控制
主轴密封水的压力需稳定在特定的范围内，水压过高，会使顶盖内积水过多，轻则导致顶盖排水系统频繁启动，重则会危及顶盖的安全。水压过低，则不能阻挡尾水的上溢，脏东西便会随尾水进入顶盖，同时对机组的润滑作用也会不起作用，主轴密封容易磨损，严重情况会烧坏。通常会低于压力钢管和技术供水的压力，这就需要对水源进行减压，再进行液压部分调试时，将稳定的水源压力降到需要的压力范围即可。
2.5 水源清洁度的控制
主轴密封水对水的清洁度要求很高，水中不能有较大颗粒物，否则杂质嵌入密封环表面易造成密封环和抗模板损伤。技术供水的水源已经经历了一级过滤，但是精度达不到主轴密封水的要求，压力钢管内的水则未经过过滤，因此分别为两路水源提供高精度的水过滤器。当过滤器内杂质过多时，测量过滤器前后压力差的压差开关便会将过滤器堵塞报警信号送至控制系统，控制系统首先切换水源，然后打开堵塞过滤器的排水阀，排除污水和杂质，这样过滤器便可继续工作。
2.6 电气控制系统
主轴密封的控制系统有施耐德M340系列 PLC和GTO系列触摸屏已经现地元件构成。主要控制对象是：主备用回路的电动阀和过滤器排污阀。输入变量为流量、压力、压差、电动阀开、关位置、排污阀开、关位置等。并将这些信号的状态在触摸屏中显示出来。触摸屏还能存储系统的报警信息，流量曲线等。
控制系统的控制逻辑如图2、图3控制系统流程图所示。当收到机组开机命令后，控制系统会打开主用水源的进水电动球阀，密封水经过滤水器过滤后流入主轴密封腔。弱流量正常，机组继续执行开机流程。弱流量未达到设定值，则打开备用水源，保证主轴密封水的压力和流量，以满足机组开机的条件。机组开机后，控制系统还会一直监视主轴密封系统的流量和压力，弱由于过滤器堵塞导致流量降低，控制系统会打开滤水器排污阀，并打开备用水源，保证系统的正常流量。排污阀按照设定的时间排污完毕后关闭，同时关闭备用水源的进水电动球阀，系统恢复主用水源供水。如此循环往复，直至机组停机稳态后，关闭主用水源和备用水源的进水电动球阀。流程结束。
3 结语
主轴密封水是水泵水轮机安全运行的必要保证，确保主轴密封供水压力和流量的稳定是至关重要的，本文以溧阳抽水蓄能电站为例介绍抽水蓄能电站的主轴密封系统的主要结构和特点，供其他抽水蓄能机组借鉴。
参考文献（References）：
[1]周迅，朱秋红，毛羽波.水轮机主轴密封系统的设计与实现[J].科技创业家，2013（22）：62.
[2]刘永红，肖庆华.抽水蓄能电站水泵水轮机主轴密封水控制系统[J].东方电气评论，2016，30（118）：50-52.