中高水頭混流式機組技術供水優化途徑探討

符其壽, 劉 明

(興鼎公司晴朗水電廠,四川 黑水 623500)

1 國內中高水頭水電站技術供水的現狀及存在問題

水電站各用水設備對技術供水的要求是:保證一定的水量、水壓、良好的水質。為保證各冷卻器(空氣冷卻器、油冷卻器主軸密封)發揮良好的冷卻潤滑作用,必需有足夠的水量。各類用水設備由于結構上的需要,要求通過冷卻器的水壓力不能太高,一般為 0.2～0.3 M P a。壓力太高將損壞冷卻器,造成漏水;壓力太低,過流量不足,又會影響冷卻效果。水電站開式技術供水是從天然河道里引水,但因河道里含有大量泥沙、雜質,會使設備管道堵塞,從而影響供水,水壓及水量降低亦將影響冷卻效果。

國內已建和在建的中高水頭水電站選用混流式居多。機組技術供水采用壩前、鋼管、蝸殼自流取水,經減壓裝置、水處理設備一次、二次攔污過濾以獲得水壓合格、水質較好、具有一定流量的冷卻、潤滑水提供電廠技術用水需要。

我國的河流大多為多泥沙河流,一到汛期,泥沙、樹葉、雜草以及從上游漂浮來的生活垃圾、塑料紙袋堵塞取水口、進入管道系統,使供水系統水量減少、水壓降低,直至各冷卻器被嚴重堵塞,從而導致生產中的大量熱量無法通過冷卻水帶走,軸承磨損加劇、電機絕緣老化、機組效率降低、嚴重威脅機組的安全、穩定運行。由于冷卻水不暢、軸瓦溫度升高至極限,定子線圈溫升至發訊溫度,機組被迫限負荷運行。由于水質不良而引起的技術供水系統堵塞已成為電站急需解決的問題。為電站尋找一個技術上可行、投資較少的清潔水源是非常重要和必須的。

2 尋求價廉、符合使用條件的新清潔水源

混流式機組推力軸承負載在機組帶滿負荷時軸向水推力占相當大的比例。為減小軸向水推力,制造廠在轉輪上設置了減壓板、開泄壓孔,將轉輪上的止漏環經減壓后的漏水排向尾水;也有電站將該泄壓水引作技術供水,但皆因該腔水壓力及流量均隨機組運轉狀況而變化。尤其是在高水頭電站中其余壓更高,壓力變化幅度較大,其水壓超過電站各用水設備的使用壓力,同時,其流量亦隨導葉開度及電站水頭而變化。因此,一般不敢貿然使用。

通過頂蓋將該泄壓水取作技術供水能夠解決其水質問題。一般混流式機組轉輪止漏環間隙為1～2 m m,凡大于該間隙的漏水所帶的雜質均不可能進入技術供水系統,因此,實際上止漏環成為一個可靠的水過濾器。但變化不定的水壓及水量仍不能滿足用水設備要求。通過近期投產的、設計水頭為 361 m、最大水頭為 391.7 m、裝機容量為 3×60 M W的某電站的實施(圖 1),較成功地解決了此問題。該水電站水輪機止漏環間隙為0.8～0.9 m m,頂蓋采用 5×φ 80鋼管取水。機組運轉時高壓水流沖動水機轉輪,將能量傳遞給水輪機轉輪并帶動發電機轉動發電,經轉輪止漏環的漏水還有較大余壓,該水壓仍高于電站各冷卻器的使用壓力,若直接取用該壓力水,將會損壞這些冷卻器。為了達到減壓的目的,以及對該水壓隨水輪機運轉在各種不同工況有較大幅度變化情況,設計上將該壓力水引入比水輪機安裝高程高31～35 m的平壓水池,利用水池與用水設備形成水壓,以保證用水設備水壓在 0.25 M P a左右,水池通過 φ 219鋼管送至主機及主變各冷卻器。同時,兩臺技術供水泵通過從廠外技術供水井獲得的清潔水源(作開機時供水及機組在小開度時流量不足的補充)共同保證機組獲得清潔、滿足各冷卻器使用壓力、穩定、充足的冷卻水。該系統在電站自動化設備及監控設備配合下能滿足無人值班、少人值守的要求。

圖 1 技術供水系統圖

3 結 語

該系統的供水方式以較小的投資、較容易的技術手段,解決了困擾我國多年的多泥沙河流混流式機組供水的難題。在降低推力軸承軸向水推力的同時,對其所排出的泄壓排水又得到了充分利用,從而保證了電站安全、滿發,獲得了更大的經濟效益,投產后效果顯著。愿科研、設計、制造單位為此作更細致的工作,為完善和推廣頂蓋取水、解決中高水頭技術供水的難題作出更大貢獻。