如何设计水电站供水系统

如何设计水电站供水系统

摘要: 该文通过德化涌溪三级水电站水轮发电机组技术供水系统的成功改造, 降低了设备故障率, 为机组稳定、安全运行提供了保证, 可供同类水电站技改借鉴。
关键词: 技术供水; 涌溪三级水电站; 水轮发电机组
1 　概述
德化涌溪水力发电厂厂房位于闽江流域大樟溪支流上游的涌溪和梓溪的交汇处, 厂内分期安装涌溪三级水电站2 台和东固水电站1 台混流式机组, 分别从涌溪三级水库和梓溪东固水库引水发电。涌溪三级水电站于1999 年投产, 水轮机型号HL
（L185674） - LJ - 145 , 发电机型号SF2 - J20 - 10/ 3000 ,单机容量20MW, 水轮机额定水头185m , 大水头22118m , 小水头160m , 额定流量1210m3/ s , 额定转速600r/ min。机组技术供水主要对象为发电机空气冷却器、机组各轴承油冷却器和主轴密封。原设计机组技术供水系统采用独立单元水泵供水方式, 每台机组设两台水泵, 一台工作, 一台备用, 见图1 , 水源取自下游尾水渠。技术供水泵选用离心水泵, 型号SB150 —125 —175/ 165B , 流量250m3/ h —320m3/ h , 扬程26m —31m , 电机功率30kW。东固水电站于2001 年投产, 机组容量12MW, 额定水头76m , 大水头9912m , 小水头6512m , 额定流量1612m3/ s , 额定转速500r/ min , 机组技术供水方式为压力钢管自流减压供水。

2 　原设计存在的问题
涌溪三级水电站机组投产运行以来, 基本能够满足机组图　涌溪三级水电站技术供水取水部分系统图安全稳定运行对技术供水系统的要求, 但也存在一些缺陷和安全隐患。以2001 年为例, 全厂机械二次工作票次数为73
次, 其中4 台技术供水水泵的检修次数为28 次, 占全部机械二次检修次数的3813%。主要缺陷和安全隐患有:
（1） 洪水期, 电站尾水漂浮大量杂物, 堵塞水泵取水口, 水泵流量骤减, 工作效率明显降低。正常情况下, 技术供水要求水压在012MPa ～0125MPa , 取水口堵塞严重时,技术供水水压只有0105MPa , 技术供水流量不能满足机组运行要求, 需备用水泵投入。洪水期常有树枝直接进入离心泵室, 对水泵叶轮和电机的安全构成威胁。
（ 2） 长时间运行, 水泵和电机轴承容易过热损坏; 水封磨损, 造成水泵润滑油箱漏水。
（ 3） 运行过程中振动和噪声大。
3 　技术供水系统技改
   东固水电站的投产为涌溪三级水电站机组的技术供水系统改造提供了有利条件。根据设计, 涌溪三级水电站每台机组需技术供水量200m3 / h , 两台技术供水泵每年约耗电2万kWh , 按013 元/ kWh 计算, 需年电费712 万元。从东固水电站压力钢管取水, 满足涌溪三级机组技术供水水量、水压要求, 每年耗水120 万m3 , 东固水电站每年约少发电2417 万kWh。东固水电站水头较适合采取自流减压供水,且从同一个厂房内引水, 技术供水管路简单, 费用低, 管理、检修方便。
   技改方案系统。改造后的技术供水系统主水源取自东固水电站压力钢管, 将原独立单元水泵供水作为备用水源。运行方式为: 正常情况下, 由计算机监控系统在开机或停机的过程中自动操作自保持电磁阀开启或关闭, 也可现场手动操作自保持电磁阀开启或关闭。当自保持电磁阀故障无法自动开启时, 计算机监控系统将自动开启技术供水泵。东固机组压力钢管检修停水期间、自动减压阀检修或自保持电磁阀检修时, 利用独立单元水泵供水, 保证涌溪三级水电站两台机组的安全运行。技改后运行情况涌溪三级水电站技术供水取水部分改造系统图2002 年, 涌溪三级水电站改造后的技术供水系统投入运行, 自动减压阀后压力基本保持恒定, 自保持电磁阀操灵活, 供水流量能够满足机组冷却系统的需要。

　　（ 1） 稳定及安全效益分析: 技术供水系统取水方式改造后, 该部分检修的工作量减少。以2002 年为例, 全年技术供水系统二次工作票次数仅8 次, 比改造前2001 年的28次减少了20 次, 检修工作量大为减少, 节省了大量人力和物力。设备故障率低, 设备完好率提高, 能够随时投入安全生产, 确保了涌溪水电厂作为泉州市电网调峰调枯重要电厂、泉州市电网第二调频厂和德化县电网主干电厂的作用。
（ 2） 经济效益分析: 经测算, 三级水泵的用电量与东固机组因耗水而减少的电量损失相当, 整个技改项目投入资金仅35000 元, 以小投资换取了稳定安全的发电效益。
5 　结语
水电站技术改造花费较小而成效显著。在分析各方面的有利条件后, 充分利用现有设备条件, 优化设计, 精心施工, 设备安全运行才能创造更好的经济效益。经过近6 年的运行检验证明, 涌溪三级水电站技术供水系统技改是成功的, 达到了预期的效果。
参考文献

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[2 ]刘建波1 大黑汀水电站水轮发电机组改造浅析[ J ]1水电站机电技术, 2008 , （1） 1
, 从事水利水电工程建设与管理工作。大尺度溃坝试验开展大尺度溃坝试验日前在安徽滁州大洼水库进行。本次试验是“十一五”国家科技支撑计划重点项目“水库大坝安全保障关键技术研究”的课题之一。大洼水库位于安徽省滁州市施集镇花山村境内, 控制流域面积2171km2 ,总库容约10 万m3 , 以灌溉为主, 水库大坝总长120m , 坝顶宽3m , 大坝高10m。本次试验技术难度大, 技术要求高, 进行如此大尺度的溃坝试验在国内外尚属。大洼水库大尺度溃坝试验旨在建立大尺度物理模型, 模拟上游水库、下游河道的实际情况, 并尽量保证坝体的结构、材料、力学性能相似。开展洪水漫顶、坝基管涌等导致的溃坝模型试验, 从整体上观测大坝溃口形态、溃口形成发展过程、上游库水位降落过程、溃坝流量过程和下游洪水演变过程, 进一步研究溃口冲蚀下切、横向扩展和溃坝流量（ 流速） 之间的相互关系, 探究溃坝形成机理, 为溃坝预防、预警及溃坝应急、应对提供技术支撑。
   溃坝机理和溃决洪水研究是水库大坝安全保障体系的关键内容, 是直接关系到降低大坝风险、应对突发性洪水事件能力建设的一项基础性研究。由于大坝坝型众多, 溃决过程的复杂性、不确定性, 至今人们对溃坝机理和溃坝洪水运动规律的认识仍有待进一步深化。我国大坝数量、坝型、坝高均属世界*, 但在溃坝机理方面的研究还比较落后。特别是在当前一大批中小型水库病险程度日益严重的情况下, 溃坝机理试验和模拟技术研究对于了解大坝溃决发生、发展的过程, 掌握下游溃坝洪水演变规律, 对于处置溃坝突发性洪水灾害, 编制应急预案, 发布洪水预警, 组织撤离与逃生,实施紧急救援等, 具有十分重大的意义。

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