八盘峡水电站机组技术系统改造的技术总结报告

2016-10-19朱雪峰

山东工业技术 2016年19期

关键词：沉淀池冷却器冷却水

朱雪峰

（黄河上游水电开发公司陇电分公司八盘峡水电站维护部，兰州 730094）

八盘峡水电站机组技术系统改造的技术总结报告

朱雪峰

（黄河上游水电开发公司陇电分公司八盘峡水电站维护部，兰州 730094）

自建站以来，八盘峡电站汛期发电机组技术供水系统一直是影响八盘峡水电站机组安全运行的主要因素，为提高汛期机组技术供水的可靠性，使其在汛期不受泥沙等杂物的影响，提高机组运行安全可靠性，我们对四川大学高新技术研究中心设计的电站闭式循环水系统进行了认真考察和评估，根据我厂实际情况，认为这套系统适合我站情况，有必要实施及对现有技术供水系统进行改造。

八盘峡汛期机组技术供水系统；安全运行的主要因素；有必要实施进行改造

1 工程概况

八盘峡水电站位于甘肃省兰州市以西50km黄河干流上，电站总装机容易180 MW，其中1#、2#为国产机组（哈尔滨电机厂制造，2台×36MW）；3#、4#、5#为进口机组（瑞典ΑSEΑ公司制造，3台×36MW）。机组基本资料及有关参数如下：

（1）电站最大水头19.6m、最小水头11.6m、设计水头18m；

（2）下游正常尾水位1560.30m、最低尾水位1558.35m、机组安装高程为1552.00m；

（3）电站多年平均气温9.7℃，极端最高气温43.0℃，极端最低气温-20.3℃，月平均最高气温22.6℃，最低气温度5.4℃。

（4）电站多年平均水温11.20℃、最高水温25.2℃；

（5）河流多年平均含沙量35kg/m3、实测量大含沙量306kg/m3、汛期平均含沙量4.55kg/m3；

（6）五台机组冷却水总计1129.3m3/h。详情如表1。

表1 八盘峡水电站机组技术供水统计表

1.1 电站原有供水方式及存在的问题

电站原设计有两种技术供水方式：沉淀池供水和坝前（或蜗壳）供水。

（1）汛期机组技术供水方式为沉淀池供水方式，即从坝前工业取水口取水，由供水泵抽至沉淀池（沉淀池产水量1200 m3/h），经沉淀池沉淀后自流分配给各台机组；

（2）非汛期机组技术供水方式为坝前供水方式，各台机组坝前（或蜗壳）取水，单元自流供水。

以上两种机组技术供水均属于敞开式供水方式，即机组冷却水取自上游，经机组冷却器后直排尾水，此种供水方式既不经济（耗水率高），又不可靠，其弊端表现在：

1）由于汛期直接从坝前取水口取水，河水中的泥沙及杂物较多，经常造成工业取水口拦污栅、供水系统滤过器堵塞，影响机组冷却水供给，严重时导致机组不能供水而被迫停运。

2）由于汛期黄河泥沙含量较高，对供水系统供水设备及机组冷却器造成磨损破坏，设备故障频发，设备维护工作量增大，严重影响机组安全稳定运行。

3）电站每到汛期都要面临大规模的冷却水系统及其管路的清理，特别是湟水河（八盘峡上游黄河一大支流）来洪水时，机组供水系统水质及冷却设备的效率较差，造成机组各部轴承和发电机温度升高而被迫停运，最严重的一次是1995年9月1日全厂仅靠1#机运行（推力轴承为塑料瓦）带负荷4MW，全站几乎面临停电的危险，所以在汛期机组的供水系统对全站安全生产影响极大。

八盘峡水电站在汛期由于上游来水含沙量高，引起冷却水压降低，特别是湟水河来洪水时由于机组冷却水问题使机组被迫降低负荷甚至停运。表2是近几年汛期因机组冷却系统故障在汛期典型来洪水日造成的当日损失电量和年均损失电量的统计情况。

表2 近年汛期冷却系统缺陷电量损失统计表

从表2统计情况看，每年汛期都对机组运行有很大的影响，其中1995、1997、1999、2001年影响最大，主要原因一是拦污栅压差较大、降低了发电水头；二是机组冷却水供给不足而被迫减少出力。空冷器、水导、集油槽、上导、下导、推力等处温度升高，直接威胁机组运行安全。从洪水期水能利用和系统运行情况看，八盘峡水电站是甘肃省在黄河干流上的第三个梯级电站，当湟水河来洪水时，因冷却水系统问题使机组负荷带不上去，在系统调度上直接影响到上游电站（刘家峡、盐锅峡）的正常运行，给甘肃电网带来较大的损失，大量的弃水降低了水能利用效率，影响了电站的经济效益。仅2001年7月9日一10日，八盘峡水电站减少出库流量约500m3/s，上游盐锅峡水电站少发电量约700万kwh，刘家峡水电站少发电量约1890万kwh。按每年一次洪水过程，根据洪水期间机组运行、状态及出力减少情况进行电量损失估算，从1995-2001七年中，仅八盘峡水电站共损失电量约14776万kwh.若加上刘、盐两站，因八盘峡出力减小而影响上游电站正常发电的损失，则电量损失更大。

汛期机组技术供水一直是影响八盘峡水电站机组安全运行的主要因素，为改善汛期机组技术供水条件，使其在汛期不受泥沙等杂物的影响，提高机组运行安全和可靠性，我们对四川大学高新技术研究中心设计的电站闭式循环水系统进行了认真考察和评估，根据我厂实际情况，认为这套系统适合我站情况，有必要实施及对现有技术供水系统进行改造。

1.2 机组技术供水系统改造的基本方案

经过可行性研究、初步设计、施工设计后，对方案进行讨论和优化，并对其严格审查，最后决定采用清水闭式循环供水方式。

（1）汛期（（5月至9月）机组冷却水采用清水闭式循环供水（主要改造部分），沉淀池作为备用供水水源。

（2）枯水期（10月至次年4月）机组冷却水采用蜗壳自流单元供水，坝前取水作为备用供水水源。

（3）机组主轴密封用水连接到原供水系统上，根据运行的不同情况，选择沉淀池、清水池和坝前取水三种方式之一向其供水。

（4）全厂消防系统用水由清水池供给。

1.3 机组技术供水系统改造的基本原则

（1）技术供水系统的改造要充分考虑其可靠性，经济性和可行性，要深入研究施工的可行性方案。

（2）基本保留现有的机组技术供水系统，把现有的机组技术供水系统作为将，来改造后新供水系统的备用供水系统。

（3）在改造施工过程中，要保证不影响机组正常运行.

2 机组技术供水系统改造的基本情况

2.1 机组技术供水系统改造基本构成及工作原理

该系统由尾水冷却器、循环水池及泵房、循环水泵及电气控制柜、供水总管、回水总管五部分组成。在清水期将循环水池充满清水，在汛期利用循环水泵将池内清水打入位于尾水渠的冷却器，经过冷却后进入机组供水母管，分配至各台机组冷却系统使用，各台机组冷却后的回水汇入回水母管，返回循环水池，从而形成封闭循环。

2.2 机组技术供水系统改造的主要设备

（1）尾水冷却器：共5台。为保证冷却效果，单台冷却器的散热容量按单台48MW水轮发电机组容量进行设计，由四川大学高新技术研究中心设计，四川锅炉厂制造。冷却器通过托架安装于尾水渠斜坡上。

（2）循环水泵：共4台。型号为KQW200/400-75/4，由上海凯泉泵业集团公司生产。扬程：50m，流量：400m3/

（3）主要管路：供水、回水总管采用φ529×10螺旋焊接钢管，共26根×12米=312米，重约40吨。

供水总管自循环房至主厂房右侧，在沉淀池出水阀门之后接入机组供水总管，并装设两台DN500的电动阀门，从而实现两套供水系统的隔离，并可方便进行切换。

回水母管自主厂房水轮机层至循环水池，各台机组冷却系统出水由直排尾水改至汇入回水母管。

（4）泵房及循环水池：泵房及循环水池布置在尾水渠右岸，为两层棍凝土框架结构，下层为循环水池，上层为循环泵房，在泵房内布置循环泵及电控盘。

循环水池容积：1）总容积：177.7立方米；2）有效容积：156.8立方米〔溢流管底以下至循环水池底部的容积）；3）有效可用容积109.8立方米（溢流管底以下至水泵底阀以上部分容积）。

2.3 机组技术供水系统改造施工情况简介

根据施工方案，整个改造工程施工分为五个部分：

（1）尾水冷却器设计制造及安装。本部分工程外包给四川大学高新技术研究中心完成。冷却器在出厂前，逐台进行打压，并做了泵通试验；在现场安装前，冷却器与托架进行了整体预装，并在现场进行了打压试验。冷却器用50T吊车整体吊装下水.

（2）水池及水泵房的建设及管路沟混凝土开挖。工程严格按照《工业与民用建筑标准和规范》施工，工程质量达到技术规范要求。

（3）水轮机层机组油、水、风三系统管路的移位。

（4）供水管路和回水管路的焊接安装。

（5）循环水泵及电气柜安装。

2.4 机组技术供水系统改造后的运行状况

八盘峡水电站机组技术供水系统改造工程于2002年3月22日正式开工，于7月18日施工结束，从7月19日系统正式充水、通电，并开始全面消缺，到8月22日16： 45分正式投入运行。在历时5个月的改造过程中，我们精心组织、严格把关、从源头控制施工质量，对遇到的问题逐一排查解决，广大施工人员克服了施工中遇到的种种困难，使这项工程得以顺利竣工，并投入运行。

闭式循环系统投用后，机组进口水压0. 2MPa，回水压力0. 07MPa，机组各部位温度及水压均正常。四台循环水泵正常为三用一备，运行稳定，基本参数均达到设计标准。电气控制柜及动力柜运行正常，符合技术协议要求。

3 机组技术供水系统改造后遗留的问题

八盘峡水站机组技术供水改造工程的成功实施，不但在安全生产上彻底扭转了因技术供水带来的被动局面，而且在经济上也带来了巨大好处，但是工程因为涉及面较广，施工难度大，竣工后仍有诸多不完善之处：

（1）循环水泵的控制回路还未引至中央控制室接入计算机监控。

（2）供水管路的水压不能自动控制，如系统出现过水压时不能自动调节或停泵，导致机组冷却器有可能过压而破裂。

（3）尾水冷却器客观原因不能完全排空，防冻措施及方案不甚满意，目前确定有两种防冻方案：一是启动一台循环水泵供一单元一台机组进行小范围闭式循环，其它机组坝前自流供水；二是在尾水冷却器进口母管加装DN200的排水管（带阀门）至尾水，倒流机组坝前技术供水至闭式循环系统，经尾水冷却器后从加装的DN200排水管排走。

（4）机组水系统的某些阀门关不严而漏水，导致闭式循环系统漏水，漏水量约为4m3/h，目前暂时采用消防水等量补给的临时方案，以后结合组大、小修，对机组水系统阀门逐一排查，消除漏水的死角，最终取消临时补水方案。

针对以上存在的问题，下一步将存在的问题逐个进行改进和完善，使这项改造工程更架趋于合理的完善。