CCS水電站技術循環供水系統特點淺析

李卓，趙貝

（中國水利水電第十四工程局有限公司機電安裝分公司，云南昆明650001）

CCS水電站技術循環供水系統特點淺析

李卓，趙貝

（中國水利水電第十四工程局有限公司機電安裝分公司，云南昆明650001）

科卡科多辛克雷（簡稱CCS）水電站工程位于厄瓜多爾共和國Napo和Sucumbios省內，工程由引水樞紐、輸水隧洞、調蓄水庫、壓力管道、地下廠房及地面開關站和控制樓等組成。地下主廠房內安裝有8臺單機容量為184.5 MW的沖擊式水輪發電機組，地下主變洞GIS室內安裝25臺容量為68.3 MVA的單相變壓器（1臺機組配3臺，備用1臺）。水輪發電機的空氣冷卻器、推力軸承油冷卻器、上導軸承油冷卻器、下導軸承油冷卻器、水導軸承油冷卻器和主變壓器均采用密閉循環冷卻水冷卻。

傳統技術供水特點；密閉循環式冷卻水；經濟性；可靠性

1　傳統技術供水系統

水電站的技術供水系統主要針對水輪發電機組設備進行冷卻和潤滑，各用水設備對水量、水溫、水壓、水質均有相應的要求。傳統型技術供水系統，比如說：水泵供水、自流供水、水泵和自流混合供水、頂蓋取水、蝸殼取水、壓力鋼管取水等方式，對于技術供水水壓及水質均能滿足要求的電站是經濟可行的。水電站技術供水可靠性及經濟性在電站實際運行中非常重要，由于部分電站水頭范圍大，可取用的冷卻水泥沙含量大且雜質過多，很難滿足常規傳統技術供水方案的水壓及水質要求。再加上傳統設計中選用的減壓閥和濾水器等水處理設備雖然技術上逐漸成熟，但仍存在設備環節的運行隱患，且設備投入較為昂貴。致使技術供水系統的減壓及水處理設備設置過于龐大復雜，技術供水系統復雜且難以檢修維護，設備投入大且運行可靠性欠佳。

2　循環式技術供水系統在水電站中的應用

為了盡可能提高水電站技術供水系統運行的經濟性、可靠性，循環式技術冷卻水系統在國內外水電站已得到廣泛的應用。其工作原理為采用經過水處理系統處理的清潔水源通過增壓泵進入機組各個冷卻器系統，出水再通過尾水冷卻器，與自然水進行熱量交換后回到機組冷卻器進水處。機組冷卻水在一個往復循環的系統中，通過流動的溫度較低的天然河水帶走機組運行產生的熱量。

由于循環水采用了經過處理的清潔水，可有效防堵塞、防結垢、防腐蝕、防水生物，解決了水電站機組冷卻水水質難以滿足技術供水要求的問題。

3　 CCS水電站技術供水系統供水方式及工作流程

技術供水系統采用密閉循環供水方式，每臺機組供水系統由2臺臥式離心泵（1主1備，流量為915 m3/h，揚程為38 m）、1臺立式離心泵（流量為60 m3/h，揚程為8 m）、20臺尾水冷卻器、1個容積為1.0 m3的膨脹補水箱、各種閥門自動化儀表及相關管路等組成。冷卻水通過機組各冷卻器后，經回水總管流經布置于尾水支洞中的尾水冷卻器，利用尾水進行熱交換，降低冷卻水溫度，再通過臥式離心泵加壓送至機組各用水設備。整個管路系統的充水、補水由設置在高處的膨脹補水箱來完成。膨脹補水箱的水來自于經過處理的廠外高位水池的清潔水，因此，該系統可有效防止管道堵塞、結垢、腐蝕和水生物滋生。

4　 CCS電站主變冷卻器及主軸密封供水

考慮到主變壓器存在空載運行和正常運行兩種工況，因此，在系統中增加了1臺流量較小的立式離心泵，用于主變在空載運行時的供水。主軸密封材料采用進口高分子材料，在水輪機尾水壓水運行時自動投入，在正常運行時（無壓運行）能自動切除。主軸密封供水水源取自經過處理的廠外高位水池，采用自流供水方式，在取水管路上并聯設2臺高精度濾水器，以確保密封用水的清潔度。

5　 CCS水電站循環式技術供水系統的主要設備

CCS電站技術供水系統主要分為取水系統、儲水系統、循環系統、冷卻系統等。

5.1取水系統

CCS電站技術供水清潔水源來自電站高位水池經過水處理系統生產的清潔水，水處理系統取水來自水源井，經過增壓泵輸水至高位水池，而后經過工業水處理系統，生產出干凈的可用水。

5.2儲水系統

工業水處理系統生產出的清潔水儲存在高位水池產水池中，產水池出水口經過管道接入地下廠房技術供水用膨脹水箱。膨脹水箱內設置有液位浮球開關，信號送至機組監控系統，當發出膨脹水箱液位低報警信號后，由運行人員手動打開膨脹水箱進水閥門，給水箱補水。

5.3循環系統

膨脹水箱內的水通過自流，流入機組技術供水循環系統。技術供水循環系統由控制柜、循環水泵（2臺離心泵A和1臺離心泵B）、尾水冷卻器、管道、減壓閥等組成。總進水、出水管上裝有流量計，流量信號上送至機組監控系統和技術供水現地控制柜。其他導軸承及空冷器冷卻器管路上安裝有機械式壓力表計、機械式溫度計、壓力變送器、測溫RTD、冷卻水流量開關、壓力開關等自動化元件。

當水泵控制系統接收到機組監控系統發出的開啟技術供水命令時，技術供水主泵A啟動，2臺離心泵互為主備用，啟動條件按照每臺泵的啟動時間來判斷。若控制柜PLC判斷1號離心泵運行時間短，則收到監控系統啟動命令后，PLC向1號泵軟起裝置發出啟動命令，1號離心泵運行，同時上送運行信號至監控。當1號離心泵連續運行6 h后，輪換啟動2號泵，輪換時先啟動2號泵，待2號泵啟動完成后，延時60 s停1號泵，經過一個輪換后泵的運行時間清零。在啟動過程中，當其中1臺泵故障報警時，自動發啟動另外一臺泵的命令。若2臺泵啟動均失敗的情況下，PLC發出啟動離心泵B的命令（當然，這種情況下各個冷卻器系統的流量是不能滿足的，B泵僅供主變壓器空載運行時的冷卻水）。以上所有泵的運行信號、壓力開關、壓力變送器、測溫RTD及流量開關信號均上送至機組監控系統。

5.4冷卻系統

水冷卻系統是通過安裝在尾水中的冷卻器進行熱量交換的，循環水在給機組各部位冷卻降溫后循環至尾水冷卻器，通過溫度較低的尾水進行冷卻后，水又被循環至機組技術供水總進水管，就這樣不斷的循環。水循環過程中，密閉系統內的水會不同程度的損失，損失的水通過膨脹水箱進行補給。

6　循環式技術供水系統的維護

傳統的技術供水系統，冷卻水源來自天然河流，水質含有大量泥沙等雜物，技術供水盡管有經過濾水器等濾水設備，但供水管道也會經常出現堵塞、腐蝕等現象，現場維護量較大。在循環冷卻水系統中，水源來自經過處理的清潔生活用水，所以不會發生管道堵塞等現象。但是，蒸發、滲漏現象會使密閉循環水量逐漸減少。該系統的維護主要是對膨脹水箱等補給設備、循環水泵、控制柜、尾水冷卻器等設備的維護。維護量相對傳統技術供水系統減少很多。

7　結語

目前大多數國內外水電站應用了循環冷卻技術供水，實踐證明，該系統是一種可行、經濟、實用的技術供水方案。在進行水電站技術供水設計時，可結合電站實際情況，通過技術經濟比較，選擇合適的技術供水系統。

［1］CCS水電站技術供水系統廠家技術文件［Z］.

［2］龍海軍，耿清華.循環冷卻技術供水系統在某水電站的設計及應用［J］.吉林水利，2014（2）：50-52.

［3］楊銳.循環冷卻水在水電站技術供水系統的應用［J］.中國水能及電氣化，2009（11）：35-37.

TV735

B

1672-5387（2016）09-0065-02

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.09.022

2016-04-15

李卓（1987-），男，助理工程師，從事電氣試驗工作。