大峡水电站技术供水系统技术改造
2023-06-08
来源:步旅网
Water Power 第26卷第6期 2010年6月电网与清洁能源 Power System and Clean Energy Vo1.26 No.6 Jun.2010 文章编号:1674—3814(2010)06—0081—04 中图分类号:TV732 文献标志码:B 大峡水电站技术供水系统技术改造 王学忠 (国投甘肃小三峡发电有限公司,甘肃白银730900) Technological Transformation for Water Supply System of Daxia Hydropower Station WANG Xue-zhong (Gansu Xiaosanxia Hydropower Development Co.,Ltd.,SDIC,Baiyin 730900,Gansu Province,China) ABSTRACT:InfluencedbyfloodfromtheTaoRiverandtributaries ofthe Huangshui River,there ate a lot ofsediment,debris and weeds in the lowifng pasting hrough tDaxia Hydropower Station during the lfoodseasons.Afternearlyadecadeofoperation,theoriginalwater supplysystemcan’tmeettheneedofgeneratingunittoruneficientfly, SO hatt he tsupply system has to rebuilt by installing a closed cooling cycle system.The alternation was carried out from Oct.2007 to May 峡水电站29 km。距兰州市中心河道距离65 km,包 兰线沿电站北西方向通过,交通便利,是黄河小三 峡(小峡、大峡、乌金峡)第一级电站。 水库正常蓄水位为高程1 480.O0 in,总库容 2008.After ltaernation,the problems bothered supply system for a longtime,suchasthe sediment,floatingmatter,scum,etc.havebeen resolved successfully.The approach reasoning,equipment selection, construction,installation,operation and other aspects of the 0.9亿m3。电站厂房安装4台75 MW,1台24.5 MW轴流 转桨式水轮发电机组,总装机容量324.5 MW,保证 功率154.1 MW,多年平均年发电量15.65亿kW・h。 电站最大水头31.4 in,最小水头13.2 In.设计水 头23 In:电站多年平均水温11.20℃,最高水温 25.2 oC:河流多年平均含沙量3.5 kg/ms,实测最大 含沙量306 kg/m ,汛期平均含沙量4.55 kg/m 。 1.2原技术供水系统概况 technoloicagl transformation are analyzed and summarized in this paper・ KEY WORDS:Daxia Hydropower Station;water supply system; technological ̄ansformation 技术供水系统包括公用技术供水系统和机组 摘要:大峡水电站受洮河和湟水河支流影响。汛期来水含沙 量大,且夹带大量杂物、杂草。经过近10 a的运行,原技术供水 系统已不能满足机组高效运行,通过改造安装闭式循环冷却 水系统对原有的供水设备进行全面改造。成功地解决了泥 技术供水系统2部分。公用技术供水系统主要包括 坝前取水口、技术供水总管、公用滤水器(9台)、加 压水泵(6台)、蜂窝斜管沉淀池(2台,直径21 In)、管 路、阀门、自动控制系统及附件等。每台机组有一套 单元技术供水系统,包括蜗壳取水口、滤水器、阀 沙、漂浮物、结垢等长期困扰电站供水系统运行的问题。对技 术改造从方案论证、设备选型、施工安装、调试运行等方面进 行了分析总结。 关键词:大峡水电站;供水系统;技术改造 门、管路、控制部分及附件等。 运行方式为:清水期以各台机组从各自蜗壳自 流取水为主,坝前取水作为备用;具体方式为:蜗壳 取水口取水经机组滤水器到机组各冷却器供机组冷 却后排至尾水管;浑水期过机含沙量大于2 kg/m3时. 以坝前取水口取水为主,蜗壳取水作为备用:具体方 式为经公用滤水器、通过水泵加压至厂房外蜂窝斜 管沉淀池处理后自流 ̄&DN800机组冷却供水总管(蜂 窝斜管沉淀池产水量为2xl 500 m ).供至各台机 组。技术供水主要供水对象及水量、水压见表1。 1 概述 1.1 电站概况 大峡水电站位于甘肃省白银市和榆中县交界 处的水川乡境内黄河干流上,距白银市35 km,距小 ——匮圆置 82 ? 王学忠:大峡水电站技术供水系统技术改造 Water Power 表1 技术供水主要供水对象及水量、水压 供水对象 用水量/(m・h ) 水压,MPa l~4 机O 机 0.2 2技术改造前技术供水系统存在的 问题 大峡水电站位于黄河上游.受洮河和湟水河支 流影响,河流多年平均含沙量3.5 k咖s,实测最大 含沙量306 kg/m ,汛期平均含沙量4.55 kg/m,,且夹 带大量杂物、杂草。电站虽设有拦污栅、拦污网,只 能对大的杂物进行拦截,但泥砂、杂草进入电站生 产取水口在所难免。经过近10 a的运行。大峡水电站 公用技术供水系统存在诸多问题。主要如下: 1)蜂窝斜管沉淀池产水量不足。不能满足4台 机组运行需求。汛期常有1 2台机组不得不采用蜗 壳自流供水,致使冷却水压偏低,冷却器水量不足, 冷却器管路中吸人大量空气,冷却效果差。机组各 部温度持续上升,被迫降负荷运行。 2)蜗壳取水口极易堵塞,对泥砂无法过滤,水 中含沙量很大。造成冷却效果差。导致机组降负荷 事件。机组冷却器磨损严重,在机组运行中曾多次 发生冷却器铜管破损、机组轴承进水被迫停机事 件.严重影响机组安全。原设计机组冷却器使用周 期为20 a,最短运行5 a后即发生漏水现象。 3)坝前公用取水口设在右岸坝前灌溉管叉管 处。A. ̄JtVI高程为1 464.0 m,坝前水位1 478—1 480 m, 汛期取水口经常堵塞,灌溉管内无法进入,致使取 水口难以疏通,影响正常取水。 4)加压泵磨损严重,出力不足,通过检修已无 法满足使用要求。原设计为3—4 a 1个检修周期,实 际上汛期每台泵则需检修2—3次。 5)沉淀池、滤水器排污排泥管因长时间排泥 冲刷,造成管壁磨损很薄,局部穿孔,部分埋管无法 更换。 6)系统阀门存在较多的问题,特别是正、反冲 用电动蝶阀活门、阀体磨损严重,大部分存在内漏. 造成水量损失。汛期时多次发生过冷却水管进气, 造成机组各部温度升高问题。阀门的电动装置结构 陈旧,操作困难,远方控制存在困难,经常出现开、 关不到位的情况;电动装置外壳密封存在问题。电 气元件受潮而无法正常运行。 3技术供水系统改造的必要性及可 行性 鉴于技术供水系统存在的诸多问题,大峡水电 站技术供水系统可靠性较低,冷却器本身的使用寿 命再加上水质等因素的影响,冷却器的可靠性在不 断降低,给机组的长期安全、稳定、经济运行造成隐 患,故对其改造是完全必要的。 结合大峡实际,拟以目前在八盘峡水电站、小 峡水电站已经运用的且比较成熟的闭式循环冷却 水系统方式对大峡水电站公用技术供水系统进行 改造,在改造时充分考虑其可靠性、经济性、可行 性,以及不影响正常的生产发电的前提下,逐步实 施电站技术供水系统改造工作。 4技术供水系统改造的方案论证比较 大峡水电站技术供水系统在供水方式选择上 主要考虑:在浑水期过机流量含沙量大于2 kg/m, 时,采用循环水池闭式循环,清洁水供水方式为主 水源,蜗壳取水自流作为备用水源。清水期以各自 蜗壳取水自流为主供水源.水泵循环向机组供冷却 水为备用水源,取消坝前取水。在设备选型上,大力 引进新技术,兼顾两种供水方式的利弊,机组单元 技术供水仍采用正反冲控制管路布置,更换系统阀 门,尽量减少设备的投入。 按照上述原则,对技术供水系统改造作了3个 方案进行技术经济比较,3个方案分别为: 1)厂内建循环水池,循环水泵布置在厂内; 2)利用蜂窝斜管沉淀池作循环水池,循环水泵 布置在厂内: 3)利用蜂窝斜管沉淀池作循环水池,循环水泵 布置在厂外水泵房(新建)。 3个方案的技术经济比较见表2。 Water Power 第26卷第6期 电网与清洁能源 表2 3个方案技术经济比较表 通过对各方案做技术经济比较,确定方案一作 为大峡水电站技术供水系统改造的首选方案。该方 案循环水池建在尾水副厂房1 443.70 In层,工作环 境好,水泵直接从循环水池取水技术成熟,水泵吸 水条件好,稳定,机组排水通畅,同时运行、维护、管 2)循环水冷却装置。循环水冷却装置包括2台 循环水冷却器,循环水冷却器托架,循环水冷却器 进出水管,进出水总管,进出口阀门、总阀等。 循环冷却器选型及主要技术参数: 循环冷却器型号XLQ一174.5/1820一L;进出水管 公称直径DN500 mm;设计流量3 200 m3/h;额定压 理方便,原技术供水系统母管可完全利用,电气设 备可利用原来的通道,布置方便,投资相对较节省。 循环水供水方式:开启循环泵、循环水从循环 水池一循环水泵尾水冷却器一机组冷却器一循环 水池运行。原则上一台机组可对应一台循环泵。每 开启一台机组(不分大小机组),开启一台循环水 泵,当四台机组全部启动后。4台循环水泵并联运 行,再开启第五台机组时,不再开泵。 新系统与原设备连接方式:冷却器进水总管与 沉淀池进水总管用三通连接,冷却器出水管与全厂 力1.0 MPa:冷却器安装位置水流速度0.2 m/s;进口 设计水温度≤30 cI=;出口设计水温度≤23 oC;本体 水力损失<7.5 m H20。 技术改造中循环水冷却器的布置主要考虑安 装、检修方便,循环水冷却器集中布置在尾水渠右 导墙上,循环水池和循环水泵布置在厂内1 443 in层 副厂房内,循环水冷却器进出水总管,利用原沉淀 池供水总管及沉淀池出水总管(全厂机组冷却供水 总管,避免了施工中对厂房土建工程、开洞埋管,节 机组冷却供水总管连接。 省投资降低施工难度)。 3)系统阀门。采用上海冠龙阀门公司生产的 5改造实施 5.1主要设备选型 系列阀门.主要部位的阀门采用新型电动弹性座封 偏心旋塞阀、弹性座封闸阀体及西班牙centork电动 头,确保阀门性能优良、动作可靠、操作维护方便。 5.2技术改造施工 技术供水系统设备选择国内成熟、先进的设 备,主要设备选择进口设备。 1)循环水泵选型。技术供水系统供5台机组使 用,共设置六台循环水泵,其中4台工作,2台备用。 6台水泵分别布置安装于尾水副厂房1 443.70 in三 个循环水池上游侧,每一个循环水池供2台循环泵 由于电站技术供水系统改造项目工程量比较 大.为确保改造实施期间不影响电站生产发电.在 具体实施过程中采取逐步实施的方式进行,以循环 供水设施设备、尾水冷却器系统、管路阀门为单元 进行改造施工设计、设备选型,并以公开招标的方 式进行施工单位和设备供应商的选择确定.确保整 取水。水泵选用ITT Bell&Gossett公司生产的单级 双吸卧式离心泵,水泵叶轮、密封、轴等部件采用优 质抗磨材料。主要技术参数: 水泵型号VSX—VSH10x12x17.5:电机型号 447TS;扬程60 in;流量950 m3/h;进/出水管公称直 体工程质量、安全、进度以及费用都在可控之中。 首先,着手进行了机组单元技术供水系统阀门 更换改造工作。自2005年11月份起,结合机组定修 工作陆续穿插实施。并预留与公用技术供水系统的 接入口 径DN300/DN250 mm;配套电机功率225 kW。 Water Power 王学忠:大峡水电站技术供水系统技术改造 其次,集中实施公用技术供水系统改造工程。 在保证不影响正常的生产运行的条件下,在非汛期 完成全部施工改造,于汛期前投入正式运行 自 2007年1O月30日正式开工,至2008年5月完成施工 及设备安装。具体实施过程为: 1)将1 443.70 111层原来公用供水设备全部拆 测定时间 表3机组蜗壳自流供水方式测定 ”-蜗壳水压,MPa l299 篓 赫 要§ 蠢鬟 l0 簇 菇 鏊 l91 j 莲。釜蓬 囊 …。 机组总冷却水量,OlI3・h- ) 空气冷却器水 ̄'/(m3,hr1) ? g鬟 鬣勰 曼9§ . 除,重新布置供水设备,包括供水加压泵、阀门、管 路、控制盘柜等。 2)在尾水副厂房1 443.70 m层新建3个循环水 池,每个循环水池集中布置2台水泵,水池间用原坝前 取水DN800管联通。在1 j2 叽蜗壳取水滤水器后的 1206和2206阀后接一根DN600的连通总管,使DN150 低压工业供水管和消防水泵取水管永远充水。 3)尾水冷却器(2套)集中布置在4 机尾水出口 右导墙上,冷却器托架基础板落座在尾水底板上, 冷却器本体固定和支撑在托架上。 4)控制方式改造。技术供水系统公用设备采用 可编程控制器PLC控制,对水泵电动机采用软启动 装置,现地控制盘设置有现地或远方启动的控制方 式,优先权在现地。循环供水控制系统以数据通讯 及直接I/0的方式与公用LCU连接。 现地设备控制盘上设置有相应的信号光字牌, 按事故、故障不同性质进行报警。 5)电气一次部分改造。技术供水系统采用 0.4 kv一级电压供电。技术供水水泵电源分别引自 原厂用电主盘的四段母线。正常工作时母联开关断 开,当一电源进线回路故障时母联开关自动投入, 保证供电可靠性。 6改造后的主要技术性能与效果 6.1 系统技术改造后的主要技术性能 公用技术供水系统技改试投运期间.选择各种 供水方式.对机组冷却水量进行了测定,实测结果 如下: 1)机组供水方式采用蜗壳自流方式供水。选择 2 、3#机组进行测定,见表3。 2)机组采用循环供水方式,2台循环水泵带1 、 3"ttL组。测定值见表4。 3)机组采用循环供水方式,开三台水泵,开三 台机组.总管流量为0.92 L/s=3 312埘 ,每台机组 供水1 104 m3/h。 表4机组循环供水方式测定 测定时间 :2j 枣毒 蒜 蠢 曼 蠢 机组水压/MPa 。 豢 塑 、 机组总冷却水 ̄/(ra3.h- 1 《 蠡≥麓 建 §藕 曼 . 空气冷却器水量/(.m3・h ) _ l ? 蕊j靠i囊鸯 文纛i … DN800 ̄:管水 ̄/MPa 《 臻鑫 鬟 毫 O8阀开度 ÷ 金开。 攮 09;} 。 4)机组采用循环供水方式,开四台水泵,开三 台机组,总管流量为1.014 L/s=3 650.4 m ,每台机 组供水1 216.8 m3/h。 经流量测试,表明循环水泵选型合理、水泵流量、 扬程满足系统设计要求,整个管道系统冷却水量满足 要求,(流量大于2xl 840=3 680 111 /h,压力0.20 MPa), 尾水冷却器出水温度满足要求(<23℃)。 6.2系统技术改造后的效果 系统改造后自2008年汛期投入运行后,各部运 行监测数据正常。系统设计功能目标全部得以实 现.满足机组设备及消防等系统的安全稳定运行, 未发生任何因系统非正常运行导致的机组维修情 况,与往年同期相比,维护消缺工作量大大减少。 1)通过改造安装闭式循环冷却水系统对原有 的供水设备进行全面改造.成功地解决了泥沙、漂 浮物、结垢等长期困扰电站供水系统运行的问题。 减少了因供水问题引起的停机事件.提高了机组运 行可靠性。 2)有效解决冷却器抗氧化锈蚀、防腐、防水 生物等问题,防止了泥沙对机组冷却系统的磨损, 延长机组冷却系统寿命,节省检修费用,缩短检修 时间。 3)自系统投运以来,水泵、阀门故障率明显降 低,未进行过临时缺陷处理工作,技术供水系统的 年维护量大大降低,设备维护成本降低。 4)消除了机组安全隐患,机组运行更安全,避 免由于冷却问题可能引起的弃水。 (下转第89页) 溷■■盈囵蛋■Water Power 第26卷第6期 电网与清洁能源 89 参考文献 区淤积较多)情况,然而多年平均入库流量58.6 m3/s 和含沙量O.442 kg/m 都远小于最大情况的值。因此, 就长期统计平均而言,电站的过机多年平均含沙量 应远小于最不利情况下的计算值。 【1]王新宏.冲积河道纵向冲淤和横向变形数值模拟研究及 应用【D】.西安:西安理工大学,2000:31—72. [2】王新宏,陈尧隆.估算河道推移质输沙量的数学模 ̄dIJ]. 水利学报,1998(S1):98—101. [3】SL269—2001水利水电工程沉砂池设计规范【s】.北京:中 6结语 本文针对减小决洛水电站过机含沙量做了不 同方案下库区泥沙淤积计算,从取水口前淤积面高 程和库区库容曲线变化情况分析计算结果,提出合 理运行方案。并计算合理冲沙运行方式下过机含沙 国水利水电出版社.2001:10—11. f41丁君松.悬移质含沙量沿垂线分布的研究及应用fJ1.武汉 水利电力学院学报。1981(4):44—54. [5】【美】爱因斯坦明渠水流的挟沙能力【M1.钱宁,译.北京:水 利出版社.1956:302—326. 量。结果表明:库区冲沙运行方式影响库区冲淤变 化,方案二情况下能合理地运用现有泄洪排沙设施 解决本工程过机泥沙问题。 收稿日期:2010—05—20。 作者简介: 王汉岗(1984一),男,硕士研究生,研究方向为泥沙数值模拟。 (编辑李 沈) ◆}II_◆…l◆III【◆…l◆}III4)-…I◆…l◆…l◆IIII◆l11l◆}II_◆…l◆jIII◆…l4)-川f◆…I◆lIIl◆lIIl◆l¨l◆ ◆IIIl◆…I◆…◆…I◆ ◆fIIl◆…I◆…◆lIII◆l_1f*I4IIl◆}III◆IIII◆川◆…I◆ ◆…◆…◆lIIl◆川l◆川l◆川l◆『III◆IIIl◆f (上接第84页) 5)采用循环水供水方式,水资源重复使用,减 少机组运行中的冷却水消耗。 6)系统改造中对原系统的破坏程度、对电站原 厂房结构的影响等因素也做到了最小化。对同类电 站具有很好的推广应用价值。 3)电站汛期运行,机组冷却水供水方式采用循 环方式,当大机负荷大于70 MW时,发电机热风温 度较自流供水方式有一定的升高.需在进一步积累 运行数据的基础上,进行分析、查找原因,使系统进 一步优化,实现最佳的经济效益。 参考文献 7系统改造存在的不足及改进措施 1)由于增加了循环水泵,在运行中厂用电量增 加(初步估算厂用电量每年增 ̄JU250万kW・h)。在今 后,可结合电站汛期运行实际、合理切换机组技术供 水方式,尽可能挖掘潜力,减少厂用电的增加幅度。 2)技术供水系统改造过程中.使用原系统管 路,由于管路的损失无法精确计算,各部水量分配 『1l1 DIdT5066—1996水力发电厂水力机械辅助设备系统设 计技术规定【s】. 【2】DIdT5081—1997水力发电厂自动化设计技术规范【s】. 【3】GB3216-89离心泵、混流泵、轴流泵和旋涡泵试验方法【S】. 『4]陶建民,王兰.黄河大峡水电站技术供水系统改造技施设 计报告【R】.西安:西北勘测设计研究院,2008. [5]单文培.水电站机电设备的安装运行与检修【M】.北京:中 国水利水电出版社.2005. 收稿日期:2010—03—30。 计算与实际误差较大,系统冷却水量设计核算依据 的是主机厂提供的设计用水量.在试运行期间.经 作者简介: 王学忠(1974一),男,工程师,从事水电站机械设备点检 工作。 对机组实际用水量进行实测,存在较大的偏差.可 能造成了设计余度的不足,初期运行时造成局部供 水量不足。 (编辑李沈)