某电厂渗漏泵启动异常原因分析及处置措施

某电厂渗漏泵启动异常原因分析及处置措施

甘红兰

黔南朝阳发电有限公司大七孔水力电厂，558400

摘要： 渗漏排水泵是水电厂排水系统的核心，是水电厂安全运行的重要环节。本文分析了某电厂因渗漏排水泵启动异常，集水井水位升高导致机组发生非停事故的原因，并结合某电厂渗漏排水泵控制的现状，对缺点进行了剖析，通过实践对目前控制方法提出了改进和优化，对水电厂的运行、维护、技改有重要参考。

关键词：渗漏排水泵；故障原因；故障排除；防范措施

引言：某电厂位于贵州省黔南州荔波县境内，是方村河梯级开发三级中的最后一级电厂。该电厂利用方村河口段—板潭至樟江下游7公里距离形成的332米落差，通过隧洞引水至朝阳镇下冷村建站发电，设计水头320米，设计流量18立方米/秒。电厂共有3台立轴混流式机组，总装机容量为48MW，设计年发电量2.5亿千瓦时，保证出力7490千瓦，发电机组年利用6230小时。电厂的厂房排水系统分别有技术供水系统排水、厂房渗漏排水、机组检修排水。其中技术供水系统排水主要是以技术供水系统的滤水器清污、供水对象工作用水后形成的排水，此排水系统均以自流排水方式排水。渗漏排水是将厂房内各层排水沟排水、机组顶盖排水以及其他渗漏积水汇流入渗漏集水井，然后由布置在集水井上方的渗漏排水泵将井内积水排至下游尾水。机组检修排水系统为集中式间接排水系统，即各台机组检修时，其过水流道积水通过盘形阀直接排至厂房检修集水井，然后，再由检修排水泵间接地排至尾水渠。综上所述，在日常运行中渗漏排水泵控制的可靠性直接关系电厂的安全运行，其控制失灵极易导致水淹厂房的扩大性事故。因此，当渗漏排水泵出现启动异常时，必须及时分析与处置。

一、设备情况

该厂渗漏排水系统有#1、#2、#3渗漏排水泵，都设置在厂房旋转楼梯高程为396.85m的渗漏排水泵室内。3台渗漏排水泵均是型号为IS150-125-315的离心泵，其流量为200（m3/h），扬程为32（m）。正常运行时，集水井里的积水由渗漏排水泵PLC逻辑控制来实现自动抽水，3台渗漏排水泵互为备用，其启动方式设常规设置，现场控制箱设有手动控制，无上位机远控功能。具体运行方式如下：①自动运行：当控制柜的切换开关在切至“自动”位置，由PLC控制渗漏泵的启停。当集水井水位到达m时，处于停泵状态；当水位达到m时，启动工作泵；当水位达到m时，启动备用泵，同时报警装置报警；当水位达到m时，水位高报警装置报警。②手动运行。当控制柜的切换开关切至“手动”位置，现地通直接控制渗漏排水泵的启动。潜水泵

二、事件过程

2021年10月06日18时58分前，电厂全厂负荷32WM；1、2号机在运行状态， 3号机备用，线路、厂用电正常运行方式。16时27分2号渗漏泵启动，18时27分停泵，停泵后监控系统报“渗漏井水位正常信号”；18时40分，监控系统报 “渗漏井水位异常信号”且无水泵启动；18时53分，监控系统报“渗漏井水位过高”事故信号，值班人员发现事故信号及语音报警，至现场检查。18时58分，水淹厂房保护出口跳闸，1、2号机停机正常。值班员到达现场后立即手动启动3台渗漏泵，水泵启动抽水正常，水位快速下降，球阀层设备无异常，渗漏泵运行正常。

三、事件后检查处理情况

经现场检查，渗漏泵手动启停不经PLC控制，三台泵现场手动试启动并抽水正常，检查渗漏泵控制柜电源正常，PLC运行正常，模拟量及各参数显示正常，但现场观察在水位高、过高时三台泵均无法自动启动；将“数字量控制”控制字退出后，观察水泵启停正常，初步判断为数字量控制问题影响水泵的启动；进一步排查发现，PLC“液位低”信号取自翻转浮球的开接点，为0时PLC判断为“液位低”、为1时PLC判断为“液位非低”，在液位高情况下观察PLC该输入点的指示灯不亮与实际情况不符，尝试短接该信号为1，强制PLC判断为“液位非低”，观察在“数字量控制”模式下水泵启动正常。经综合判断，为“液位低”浮球翻转异常，始终保持为0，PLC判断为“液位低”导致启动异常。退出“数字量控制”模式，以“模拟量控制”模式控制水泵启停，设备运行正常。

四、事件原因

（1）直接原因：

渗漏泵现设置有模拟量与开关量两种控制模式，正常运行方式为两种控制模式均投入，水泵启停为或的关系，先到先起（或先到先停），因“液位低”浮球卡死不翻转，导致PLC一直判断水位为“液位低”，停泵程序一直接通，是本次水泵未正常启动至水位上涨的直接原因。

（2）间接原因

1. 值班人员对信号不敏感。厂站存在因漏水过大导致渗漏泵频繁启动的问题，但18时40分，监控系统报 “渗漏井水位异常信号”且无水泵启动时，值班人员未能保持对异常信号的敏感度，影响应急处置效率。
2. PLC程序设计存在缺陷。开关量“水位低”信号卡死导致影响了模拟量的正常启停，未真正实现冗余配置；“水位低”、“水位高”信号同时存在时PLC未能判断开关量出错并自动退出控制，程序设计不合理。
3. 渗漏排水系统上送信息不全。公用LCU接入全厂辅设、厂用电各系统的四遥信息，已无备用DI点，目前仅有“渗漏井水位异常信号”综合信号上送LCU，未能实现水位“过高”、“超高”、“低”、“过低”等水位异常信息的分别上送。
4. “渗漏井水位过高”事故信号的现场安装位置及测点描述命名不合理。该信号水位计安装于低于渗漏井楼梯口约5CM处，从本次事件漏水量观察，从该信号动作至停机仅有5分钟时间，未能给与值班人员充分的应急处置时间；且该信号为事故停机前最后一道告警，测点描述不够醒目，未能激起值班人员的信号敏感性。

五、暴露问题

本次事件水位仅到达球阀层地面，相关保护动作正确，成功避免了水淹厂房导致设备损坏或事件扩大的风险，但是暴露出电厂在生产管理及运行值班中存在以下问题：

1. 运行值班人员值班期间对信号敏感度不够。值班人员未能对运行值班及监盘引起足够重视，监盘期间麻痹大意，在报出“渗漏井水位异常信号”无水泵启动时未及时警觉设备可能存在的问题，错过故障处置最佳时机。
2. 值班期间风险管控落实不到位。近期电厂因顶盖漏水大造成集水井水位上涨较快，漏水量单台泵启动已抽不下水，渗漏泵频繁启动。运行值班期间针对该隐患风险分析不足，重视程度不够，对渗漏系统故障可能导致的后果与防控措施分析不到位。
3. 人员技术力量薄弱，对厂家依赖性强。自控相关专业人员匮乏，业务不精，未能及时发现渗漏排水系统控制程序存在漏洞，告警功能不全等问题。
4. 项目技改考虑不周，安排不合理。渗漏泵PLC控制系统改造后因公用LCU DI模块备用点紧张，未同步开展设备通讯改造，信息上送不全；水淹厂房保护动作出口信号与渗漏井水位过高动作出口信号现场安装位置考虑不周，间距设置过短导致应急处置时间过于仓促。
5. 技术培训不到位。值班人员整体业务技能不足，工作中存在经验主义思想，对新技术的应用未能加强培训，要求及标准低，与“远程集控、无人值班”要求的人员技能水平存在差距。
6. 技术手段落实不到位。值班人员依靠主动监盘风险大，被动监盘措施未有效跟进。未有效借助PLC与上位机开展逻辑报警设置，被动监盘技术措施落实不到位。

六、后续防范措施

(一)深刻吸取事件教训，举一反三开展排查整改。

一是按照“四不放过”的原则对事件开展调查，制定防范措施，避免同类事件的发生。二是各部门、班组组织学习，对本次事件进行学习和剖析，学习活动做到全覆盖。各部门开展事件反思，吸取本次事件教训，强化工作作风和执行力，各岗位人员要结合自身工作实际，反思并提出切实可行的措施。三是各部门对照事件暴露的问题对高、低压控制系统、球阀压油系统、技术供水系统开展举一反三开展排查，并对排查发现的同类问题进行逐一整改落实，跟踪落实做到闭环管理；同时对即将开展的压油泵控制系统改造进行PLC程序核查，避免同类问题的发生。

(二)开展全面思想整顿，强化制度执行，落实安全责任

开展专题安全教育，事件当事人对自身存在问题进行检视、反思。持续开展公司安全生产管理人员履职评价工作，对于制度、责任不落实的部门及人员要加大考核力度，强化制度执行的刚性和严肃性，确保制度和责任落实到位。

(三)落实技术措施，确保设备可靠运行。

1. 立即更换“液位低”浮球，并对其他液位浮球进行检查、清理，确保其动作可靠。
2. 与厂家沟通协调，对PLC程序进行完善，一是增加数字量判断逻辑，“液位低”+“液位高”同时存在时判断为数字量采集异常，输出“水位信号异常”逻辑告警并自动退出DI控制使能。二是在目前程序的基础上，增加 “液位高无水泵启动”、“水泵轮换异常”、“水泵启动频繁”、“模拟量异常”等逻辑告警，并在“模拟量异常”时退出AI控制使能，完成该项问题完善后开展相关流程试验，确保其正常后投入DI控制使能。
3. 重新调整“渗漏井水位过高”水位计安装位置，水位计向下调整20CM，增加告警提前量；修改该测点描述为“水淹厂房水位过高告警”，激发值班人员对该信号的敏感性。
4. 参照AI控制逻辑，在DI停泵逻辑回路中串接“液位高”、“液位过高”闭锁条件，避免“液位低”信号因浮球问题一直保持时始终接通停泵程序。

原程序：

修改为：

5. 目前仅有“渗漏井水位异常信号”综合信号上送LCU，核实目前公用LCU备用DI点情况，将水位过高信号单独上送至公用LCU。
6. 根据厂家已递交的渗漏泵PLC控制的MODBUS TCP通讯规约，自主研究在上位机配置MODBUS通讯，完善数据库的可能性，丰富告警信息的上送。
7. 为满足在应急情况下远程处置的要求，上位机宜设置远控功能，实现紧急情况下直接对水泵的远控启停。为确保远程应急处置的需要，上位机启停应通过LCU硬接线开出至现地手动启停回路，不应经现场信号源、现场把手控制方式闭锁，不通过现场PLC中转。现场接线如下：

a、新增继电器K5，“上位机启泵令”使K5励磁并经本身常开接点自保持，其他常开接点启动三台水泵，水泵启动均受“水泵故障”K2.X闭锁。

b 、新增继电器K6，“上位机停泵动”令使K6励磁，K6常闭接点断开时继电器K5失磁，水泵停止。

六、结语

经过以上处理，该厂的渗漏排水泵运行一切正常，再未出现过上述故障，说明处理方法正确，从而保证了该水电站的安全运行。

参考文献：李文皓，王昆，注水泵控制盘掉电不停泵逻辑优化改造[J]天津科技，2018,45（08）；56-58.

姚维法，单丽，用PLC控制器实现多设备、机组均衡控制、排序控制[J]中国仪器仪表，2015（04）：43-45