寶泉抽水蓄能機組技術供水系統調試與改進

王 磊，張玉良

（河南國網寶泉抽水蓄能有限公司，河南 新鄉 453636）

寶泉抽水蓄能機組技術供水系統調試與改進

王 磊，張玉良

（河南國網寶泉抽水蓄能有限公司，河南 新鄉 453636）

對寶泉抽水蓄能電站機組技術供水系統調試中發現的問題進行分析、改進和總結，并提出該系統應予關注的問題，可供設計、調試和運行人員參考。

抽水蓄能機組；技術供水系統；調試；改進

1 寶泉抽水蓄能電站機組技術供水系統簡介

寶泉抽水蓄能電站位于河南省輝縣市薄壁鎮大王廟以上2.4km的峪河上，是一座日調節純抽水蓄能電站。電站裝機容量為1200MW，單機容量為300MW，共安裝4臺水泵水輪機-發電電動機組。

每臺機組的技術供水系統采用水泵單元供水方式，其主水源從本機組尾水管內取水；備用水源取自全廠機組和公用設備供水總管，此供水總管分別由1號和4號機組尾水閘門下游側取水。每臺機組水泵單元供水系統設置2臺供水泵和2臺濾水器，均為1主1備。主水源取水后經供水泵加壓后供給機組和主變的冷卻水用戶，而后經機組排水總管排至本機組尾水閘門下游側。

機組技術供水系統的供水作為主軸工作密封的備用水源，采用水泵增壓方式，設有2臺增壓泵，1主1備。從壓力鋼管取水，經減壓閥減壓后供水作為主軸工作密封的常用水源。

轉輪上、下止漏環冷卻水取自壓力鋼管，經2級節流孔板減壓和濾水器過濾后供給。

每臺主變設置1臺空載供水泵，由全廠機組和公用設備供水總管取水。4臺主變設置1臺公用備用泵，其取水管與1號主變空載供水泵取水管連通。全廠主變5臺空載供水泵均連接在1根主變空載冷卻備用供水總管上。主變空載冷卻備用排水管全廠連通，并分別接入每臺主變滿載冷卻排水管。

2 機組技術供水系統/全廠公用設備供水系統用戶及流量、壓力及供水管徑

機組技術供水系統各用戶的供水流量及供水管徑，見表1。全廠公用設備供水系統各用戶的供水流量、壓力和供水管徑，見表2。

表1 機組技術供水系統各用戶的供水流量和供水管徑一覽表

表2 全廠公用設備供水系統各用戶的供水流量、壓力和供水管徑一覽表

3 機組技術供水系統安裝調試中發現的問題、改進措施及其效果

3.1 管路閥門和監測儀表等配件供貨的規格數量與設計不符

機組技術供水系統設計及設備供貨由ALSTOM負責，但其埋設管路和機墩外明敷管路施工布置圖委托華東院（ECIDI）設計。這部分設計圖紙設計與設備供貨不相符合，由于前期施工期間技術供水系統管路上多采用蝶閥，機組調試過程中用蝶閥調控流量及壓力不如閘閥，且管路上壓力、流量和溫度等顯示儀表還沒有安裝，不能準確反映調試過程中各個管路的壓力，流量，溫度等參數。為了在機組供水系統充水調試時便于調整各用水部位的壓力和流量，經協調對1號機組技術供水管路系統閥門和監測儀表等配件的規格數量進行修改，見表3。

表3 1號機組技術供水系統管路閥門和監測儀表修改一覽表

3.2 機組技術供水系統充水調試時發現的問題、改進措施及其效果

（1）技術供水/排水總管不能按總供水流量進行沖洗

查其原因是設計未考慮安裝總管沖洗的連接彎頭；施工單位以往也沒有按總供水流量沖洗技術供水系統管路的理念。總供水流量沖洗即將空冷器DN250供水管和空冷器DN250排水管連接起來，對供水/排水總管進行沖洗。這種沖洗管路的方式有以下好處：

1）安裝簡便，將空冷器DN250供水管和排水管閥門卸掉，加裝一根兩端帶法蘭的連通管即可實現。

2）總供水流量沖洗可清洗得比較干凈，有利于減少管路水力損失。

（2）技術供水泵出口流量達不到設計值

初步分析原因：一是管路阻力增大；二是供水泵供水流量不足。

表4 機組技術供水泵技術參數

表5 機組技術供水泵流量與揚程對應關系

機組技術供水系統初期調試過程中，啟動技術供水泵后發現水泵流量偏小，低于設計要求的冷卻水流量842m3/h。這兩臺機組技術供水泵工廠已做過出廠驗收試驗，試驗結果基本符合合同要求，且在工作點37.54m揚程時其流量已經達到866.27m3/h。因此，當時參與調試的人員普遍認為，問題可能出在管路上，管路實際阻力過大，水泵揚程偏小導致流量不足。

考慮到發電電動機是機組技術供水的最大用戶，其中空冷器和上導推力軸承油外循環冷卻器的用水流量分別為441m3/h和165m3/h；下導軸承油冷卻器的用水流量為17m3/h。因此，首先對發電電動機冷卻水用戶進行供水試驗。

啟動一臺供水泵，只給發電機各用戶供冷卻水，泵前后壓力為：0.8/1.25MPa，空冷器流量：290m3/h。推力和上導油外循環冷卻器流量：160m3/h。下導流量油冷卻器流量：11m3/h。供水泵工作電流:165A,電壓：400V。

通過此次試驗，當時又懷疑ALSTOM供貨的流量計是否有問題。采取同樣試驗，并用新采購的數顯流量計與ALSTOM的流量計作比較，結果讀數基本一致。因此，排除了對ALSTOM流量計不夠準確的疑慮。隨后將6只空冷器入口的節流板去掉，啟動一臺供水泵，揚程37m下,空冷器流量為366m3/h。推力和上導流量為175m3/h。下導流量為11.9m3/h。供水泵工作電流為205A,電壓為400V。由此可見，發電電動機空冷器入口節流孔板的阻力較大，對流量的影響很大。

確定將機組所有用戶閥門、節流孔板全部打開，并測量各用戶進出口壓力。

此次測量結果：除主軸工作密封流量滿足要求外，其他用戶流量都未達到設計流量要求。因此，我們分析可能存在的問題，并逐個排查。

1）對管路進行檢查清掃，排除水泵流道不暢通的影響。

抽水蓄能電站水質相對較好，且取水口還設有攔污柵，安裝單位在每段管路焊接前后都作了清理，不應該有較大的污物殘留在管道內部。為了排除這種猜測，我們把供水泵泵殼打開檢查，結果未發現任何阻塞物。這就排除了水泵流道不暢通的可能性。

2）在易集氣的部位加裝排氣閥，減少集氣對管路過流的影響。

由于電站管路布置中有些管路較長，且彎管也較多，這些地方較容聚集空氣，從而影響管路的過流能力。為了排除這些影響，確定在1號機組段DN400全廠機組和公用設備供水總管和2臺濾水器出口處各安裝1只排氣閥。

3）將由尾閘后取水改從機組尾水管取水。

由于此時取水口還未完全形成，臨時從DN400供水總管上取水，該總管上用戶較多，管網長，阻力大，為排除此原因，將取水口改至機組尾水管，并用壓縮空氣對取水口進行了吹掃。排除了取水口堵塞的可能性。

4）檢查修改供水泵出口蝶式止回閥的安裝位置，滿足止回閥全開度的要求，減小管路局部阻力系數。

從數據上看，技術供水泵出口壓力為1.27MPa,供水總管壓力為1.05MPa。兩者相差22.4m壓差，技術供水泵高程和供水總管高程約為6.5m，即使計入管路沿程損失，其損耗還是偏大。技術供水泵出口至上層供水總管之間只有蝶閥和止回閥。因此，懷疑蝶閥和止回閥對管路的損失影響很大。而且蝶閥和水泵出口止回閥為直接連接，中間沒有短管連接，止回閥結構為傳統的雙閘板、單向開啟的止回閥，止回閥全開時，閥瓣影響了蝶閥的開度，致使蝶閥不能完全打開，為排除此影響，在水泵出口蝶閥和止回閥之間增加長度400mm的短管，消除了蝶閥和止回閥之間的干擾。

5）為驗證水泵性能，將兩臺尚未安裝的供水泵返廠試驗。

6）為驗證供水泵葉型對流量的影響，現場對一臺技術供水泵進行打磨。打磨工作完成后對兩臺泵進行試驗。

綜上所述，寶泉抽水蓄能電站機組技術供水系統經過改進后，技術供水系統供水流量滿足，運行穩定。目前機組技術供水系統各用戶流量測試結果基本滿足了機組設備運行的要求。

4 抽水蓄能電站機組技術供水系統設計、調試和運行應予關注的問題

寶泉電站1號機組技術供水系統通過調試，發現了問題，進行了改進，取得了收獲。機組技術供水系統設計、調試和運行中應關注以下主要問題：

（1）機組技術供水系統管路設計和監測儀表配置需同時滿足兩種方式的要求，一是充水調試，二是正常運行。其中充水調試時應具有按總供水流量沖洗管路的功能。因此，設計應考慮沖洗管路所需連接管件的安裝布置問題。供水泵出口供水管上蝶式止回閥盡量水平安裝，確需立式安裝時其安裝位置，必須滿足止回閥全開度的要求。

（2）機組技術供水系統供水泵選型設計時揚程和流量按照水力計算宜留有足夠的裕量（比如工作揚程應按最大計算揚程再預留3～7m；工作流量應按最大計算流量再預留15%～20%考慮），以增強供水泵供水能力（流量和壓力）的可靠性。

（3）對于機組技術供水系統用戶位置距離最遠、高程最高的主變滿載供水方式宜從機組供水泵出口總供水管止回閥后即單獨引取主變冷卻供水管，或與主變空載供水統籌考慮設置增壓泵供水方式，以保證達到其供水流量和壓力的要求。

（4）機組技術供水系統中水泵水輪機和發電電動機各用戶的供水/排水上應設置流量和壓力的自動化計量顯示儀表，其中各用戶的供水流量傳感器/變送器的二次顯示儀表應集中配置在一個流量測量盤上，不宜分散布置，以利于調試和運行觀測。

（5）機組技術供水系統埋設混泥土中的壓力管路（包括供水管和排水管）必須按照國家標準規定進行耐水壓試驗。施工監理應在耐水壓試驗和混泥土覆蓋過程中實施旁站監理，以切實監督和保證埋設壓力管路的安裝質量。

TV735

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1672-5387（2010）02-0053-03

2010-01-27

王磊，助理工程師，從事抽水蓄能電站設備檢修維護工作。