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摘要：桥街电站集水井渗漏排水系统频繁故障，严重影响电站正常运行，本文通过分析识别出七条故障原因后，制定了创新改造技术要点，包括优化液位监测技术以适应油污环境、改进启动程序设计以消除程序缺陷、调整排水总管长度以防止虹吸回流等。改造后，2023年8月至11月期间故障次数降为0次/月，远低于设计要求。由此可见，桥街电站集水井渗漏排水系统创新改造项目取得圆满成功，希望本文相关创新改造技术要点可以为同类电站长期稳定运行提供有力保障。

关键词：电站渗漏集水井；集水井渗漏排水系统；技术改造

电站作为重要的水力发电设施，其稳定运行对于保障电力供应和推动地方经济发展具有重要意义。然而，电站的集水井渗漏排水系统作为关键辅助设备之一，其性能和可靠性直接关系到电站的安全运行。传统的集水井渗漏排水系统常因故障频发、排水效率低下等问题，给电站的正常运行带来潜在风险。因此对电站集水井渗漏排水系统进行创新改造，成为了当前领域内容一个尤为值得展开研究的课题。

本文以桥街电站为例，经调研发现，该电站近年来的集水井渗漏排水系统频繁出现故障，严重影响了电站的正常运行。据统计，2022年桥街电站的集水井渗漏排水系统故障次数高达25次，月均故障次数达到了2.1次/月，这一数据远高于设计要求的排水系统故障次数≤0.7次/月的标准。而相关故障的发生，不仅导致了直接和间接的经济损失，还造成了电量损失和人工成本的增加，严重影响了电站的经济效益和运行效率。据此，本文将通过对其创新改造，旨在通过优化排水系统设计、提升设备性能等手段，减少排水系统故障次数，提高排水效率，从而确保电站的安全稳定运行，为电站的长期稳定运行提供有力保障。

一、项目概况

如图1所示，桥街电站的集水井渗漏排水系统系电站稳定运行的关键组成部分，该系统架构包含三台渗漏排水泵及其辅助管道设施，三台水泵共用单一控制柜实现集中操控。具体而言，渗漏水泵选型为250DFQJ140-15，每台水泵配备15kW功率，设计运行于380V额定电压及47A额定电流条件下，具备120m³/h的流量输出能力和45m的扬程效能。系统进出水管道直径为DN125mm，而排水总管则升级至DN200mm，以保障高效的排水作业。

然而，该系统在2022年度遭遇了显著的运行挑战。因集水井渗漏排水系统故障频发，导致渗漏集水井水位异常升高，最终泛滥至厂房廊道层，引发严重后果。具体而言，两台机组轴承低位油箱系统（涵盖十台电机）及两台公共检修排水泵电机受损，致使两台机组非计划停机96小时。此次事件带来的经济损失显著，包括直接经济损失138，000元，间接经济损失30，700元，以及理论电量损失129.6万千瓦时。此外，全年共发生25次维修作业，涉及50人次的人工投入，并产生26，000元的辅助材料更换费用。

根据统计数据，2022年度排水系统的月均故障次数高达2.1次，远超设计标准规定的0.7次/月。这一严峻形势促使减少排水系统故障次数成为亟待解决的研究课题。为进一步明确现状，2023年4月对1至4月期间排水系统故障次数进行了统计分析，结果显示月均故障次数仍维持在2.5次/月的高位，持续超出设计要求。因此，本项目旨在实现排水系统故障次数的显著降低，具体目标为将其控制在不超过0.7次/月的水平，以保障电站的持续稳定运营。

二、原因分析

针对桥街电站集水井渗漏排水系统频繁故障的问题，本文经系统原因分析，共识别出七条末端原因，具体如下：

其一，油污环境导致液位传感器失效。液位传感器在油污环境中的适用性是关键问题。经过调查与试验，发现三组同牌号的液位传感器在油污环境中运行一个月后均出现故障。查阅说明书和故障处理记录后确认，该类型传感器不适用于油污环境，是导致故障频发的主要因素之一。

其二，动水环境对液位传感器影响甚微。针对液位传感器是否适用动水环境的问题，通过一个月的动水试验发现，传感器在洁净水的动水环境中运行正常。这表明集水井污水波动大小对传感器影响极小，因此排除动水环境作为故障的主要因素。

其三，程序设计缺陷引发电机过流动作。水泵及电动阀启动程序设计是否存在缺陷是另一个考察点。现场调查和试验发现，三台水泵同时或顺序启动时，由于电动阀串水回流导致泵出口压力增大，进而引发电机过流保护动作。这表明程序设计缺陷是导致电机过流动作的主要因素之一。

其四，排水总管过长导致虹吸回流。排水总管长度是否合适也是影响系统运行稳定性的重要因素。通过现场试验与数据查阅发现，汛期尾水位升高时，排水总管口过长浸入尾水，导致尾水虹吸回流。这使得集水井渗漏排水系统电动阀无法开启或全开，排水管阻力增大，进而引发电机过流保护动作。因此，排水总管过长是导致故障频发的主要因素之一。

三、创新思路

针对桥街电站集水井渗漏排水系统频繁故障的问题，经过系统分析，已明确主要故障原因，并据此制定了创新改造技术要点与实施策略。

（一）优化液位监测技术，适应油污环境

原液位传感器在油污环境中易失效，导致故障频发。为此，采用压力型传感器替代原液位传感器，并配套安装水位显控仪。该方案通过压力控制实现高精度水位监测，有效避免了油污对传感器的影响，提高了系统的稳定性和可靠性。

（二）改进启动程序设计，消除程序缺陷

针对水泵及电动阀启动程序设计缺陷，通过重新编程，实现了水泵先启动、电动阀后开启的逻辑控制。这一改进有效避免了电动阀串水回流导致的泵出口压力增大和电机过流保护动作，显著提升了系统的运行效率和安全性。

（三）调整排水总管长度，防止虹吸回流

排水总管过长导致的虹吸回流问题是另一大故障源。通过现场勘查和计算，决定适当切短排水总管出口段，确保汛期不会浸入尾水。这一调整有效防止了虹吸回流现象的发生，降低了系统故障率，保障了电站的稳定运行。

（四）引入智能监控技术，提升管理水平

考虑引入智能监控技术，对集水井渗漏排水系统进行实时监测和预警。通过安装传感器和采集设备，将系统运行数据上传至云平台进行分析和处理。一旦发现异常数据或故障预警信号，立即通知相关人员进行处理。这一举措将大幅提升系统的管理水平和应急响应能力。

四、改造要点

针对桥街电站集水井渗漏排水系统频繁故障的问题，经过系统分析并制定了详细的创新改造计划。以下是改造过程中的关键要点：

（一）液位监测技术的优化

原液位传感器在油污环境中易失效，导致排水系统频繁故障。为解决这一问题，本项目采用了如图2所示的压力型传感器替代原液位传感器，并配套安装了水位显控仪。其中，桥街电站集水井渗漏排水系统3台排水泵平均每天启动总次数为10次，4个月启动总次数约为：120天X10次=1200次。

如图2所示，该方案通过压力控制实现高精度水位监测，有效避免了油污对传感器的影响。并且改造过程中，本项目还制定了详细的安装作业指导书，并严格按照指导书进行了传感器的采购、安装和调试。对策实施后，排水泵控制系统调试运行正常，经过2023年8月至年11月四个月时间运行，据运行台账统计，麦克牌MPM4700液位型传感器故障率为0，达到了预期目标。

（二）启动程序设计的改进

原水泵及电动阀启动程序设计存在缺陷，导致电动阀串水回流，进而引发电机过流保护动作。为解决这一问题，本项目对启动程序进行了重新编程，设计并实现了如图3所示的水泵先启动、电动阀后开启的逻辑控制。

经改造后检测发现，该程序有效避免了电动阀串水回流问题，降低了泵出口压力和工作电流。并且经过实际运行本文还验证，改造后的排水泵在同时或顺序启动时，泵出口管道压力和工作电流均明显减小，其最大压力0.37MPa<0.39MPa、最大工作电流38.5<40A，达到了预期目标。

（三）排水总管长度的调整

排水总管过长导致的虹吸回流问题是另一大故障源。为解决这一问题，本项目回顾了既往相关资料，得出2018年-2022年期间，该电站所在流域最大洪峰1000m3/s过流时，机组最大尾水高程1257.15m，渗漏排水总管出口段浸入尾水长2.65m。因此，本项目对排水总管出口段进行了切短处理，确保汛期不会浸入尾水。改造过程中，本项目通过查阅历史数据，计算了最大洪峰过流时的尾水高程，并据此确定了切短长度。

为彻底解决渗漏排水总管出口端浸入尾水，本项目按照电站设计最大洪峰2110m3/s过流计算，使用割枪在尾水左岸护坡处，切短排水总管垂直出口管段4m，使其最大限度不会浸入尾水，导致虹吸回流。经过实际运行验证，改造后的排水总管无尾水虹吸回流情况发生，排水泵及电动阀故障次数为0，电机无过流保护动作发生，达到了预期目标。

五、效果评价

经过对桥街电站集水井渗漏排水系统的创新改造，本项目取得了显著的效果。以下是对改造效果的详细评价：

（一）故障次数显著减少

根据统计数据显示，2023年8月至2023年11月期间，桥街电站集水井渗漏排水系统的故障次数降低到了0次/月，远低于设计要求的0.7次/月的标准。这一数据表明，通过本次创新改造，本项目成功实现了减少排水系统故障次数的目标，确保了电站的稳定运行。

对比活动前后的故障次数可以看出，其改造效果十分明显。在活动前的2023年1月至2023年4月期间，月均故障次数为2.5次/月，而改造后的2023年8月至2023年11月期间，月均故障次数降为了0次/月。特别是传感器故障和电机过流保护动作这两个主要故障症结，在改造后得到了有效解决，故障次数降为了0。这一对比结果充分证明了本次创新改造的有效性和必要性。

（二）运营效益得以提升

在安全效益方面，通过改造，本项目降低了排水系统故障次数，有效避免了因排水系统故障导致的水淹廊道层事故的发生，提高了厂房设备的运行可靠性和安全性。这一改造为电站的安全、稳定运行提供了有力保证，消除了设备运行存在的安全隐患。在经济效益方面，经改造后，本项目避免了类似水淹廊道层事故的再次发生，节约了经济成本约168，700元，并挽回了理论电量损失约129.6万千瓦时。此外，每年还可以节约人工维护成本约50人次，材料采购成本约26，000元。这些经济效益的取得，充分证明了本次创新改造的经济性和实用性。

六、总结

桥街电站集水井渗漏排水系统的创新改造项目针对其频繁故障的问题，本文通过系统分析明确了故障原因，并据此制定了详细的改造计划。改造过程中，优化了液位监测技术、改进了启动程序设计、调整了排水总管长度等关键要点，成功解决了原系统中的多项问题。改造后，排水系统故障次数显著降低，远低于设计要求的标准，且未再出现传感器故障和电机过流保护动作等主要故障。这一改造不仅提高了电站的安全运行水平，还带来了显著的经济效益，节约了经济成本和电量损失。同时，通过制定巩固措施和持续跟踪调查，确保了改造效果的长期性和稳定性。综上所述，桥街电站集水井渗漏排水系统的创新改造项目取得了圆满成功，为电站的长期稳定运行提供了有力保障。

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姓名：徐显超，男，1989.09，汉，本科，云南省腾冲市，职称：工程师，研究方向：减少水电站渗漏排水系统故障创新改造的研究。