水電站技術供水系統堵塞及工程處理實踐

何勝明

摘 要：某水力發電廠機變技術供水系統主要為上導軸承、下導軸承、水導軸承、推力軸承冷卻器以及發電機空冷器、主變冷卻器、主軸密封水、大軸補氣潤滑水等供水。一旦供水中斷，輕則造成機組超溫跳閘，重則造成機械設備不可逆轉的損傷，因此機變技術供水系統對于水輪發電機組的重要性不言而喻。某水力發電廠自投產發電以來，機變技術供水濾水器普遍存在頻繁的堵塞問題，對機組安全穩定運行造成了極大困擾。該文擬對該機變技術供水系統堵塞及處理措施進行簡要介紹，分析故障成因，并提供工程解決措施。這不僅對水電站類似故障處理提供了實踐案例，也對水電站技術供水系統的工程設計、安裝、運行、檢修維護提供非常有價值的參考意見。

關鍵詞：技術供水；堵塞；工程處理

中圖分類號：TV674 文獻標志碼：A

1 某站技術供水系統簡介

某電站由一庫兩級電站組成，上游電站為高壩地下式結構，安裝有6臺單機容量600 MW機組，機組額定水頭200 m；其下游電站為低壩引水式，安裝有8臺單機容量600 MW的機組，機組額定水頭288 m。

兩站技術供水系統均采用水泵單元供水方式，水源取自尾水管，濾水方式采用濾芯過濾式濾水器。上游電站機組技術供水由2臺臥式離心泵組成；主變技術供水由2臺立式離心泵組成。下游電站技術供水由2臺臥式離心泵組成，一臺工作一臺備用，提供機組和主變技術供水；2臺主變空載冷卻水泵，提供主變空載運行時供水；同一水力單元機組技術供水系統設有聯絡閥，可以互為備用。每臺機組在技術供水泵出口各設1臺主用濾水器。

2 技術供水堵塞情況

電站運行初期，兩站部分機組均導致不同程度技術供水流量下降，水導軸承溫度、發電機定子溫度、主變溫度持續上升等問題。其中的下游電站問題較嚴重，雖經采取加大技術供水流量等措施后，溫度上升仍然無法緩解，最后被迫停機進行處理。象下游電站#2機組投運初期水導軸瓦瓦溫初始溫度為18.5 ℃，經過14 h運行后，#6軸瓦溫度升至64.2 ℃（報警定值65 ℃，停機定值70 ℃），油溫升高至43.7 ℃。同時發現推力外循環、主變、發電機定子溫度均在持續上升中，且沒有穩定的趨勢。最后被迫停機進行檢查處理。

在打開該機濾水器，水導冷卻器上端密封蓋板，主變冷卻器濾水器等位置后，發現大量泥沙、焊渣、雜草、編織袋等異物已嚴重堵塞相應濾芯。至此，機組運行過程溫度升高的直接原因已經被找到。

后續經過多次清理，焊渣、雜草、編織袋等異物逐步減少，但下游電站技術供水濾水器的泥沙和雜物堵塞情況始終未見明顯改善。特別是汛期堵塞尤為嚴重。經統計，2015年6月至8月60天內，共進行技術供水濾水器清洗68臺次。嚴重時，剛清理完畢幾小時后又被迫再次清洗，為保證機組運行安全并在#1技術供水泵出口重新加裝1臺備用濾水器，這不僅給機組安全穩定運行帶來隱患，也極大地增加了現場工作量。

3 堵塞原因分析

通過現場檢查，導致該廠技術供水濾水器以及各部設備堵塞的異物，最明顯的來源有以下3點：

一是電站水庫蓄水初期，庫區植被被水淹沒后腐爛，隨發電引水系統流動，最后被技術供水系統吸入。

二是電站建設階段，庫區兩岸建有大量的加工及生活設施，廢棄物收集處理不徹底，庫岸廢棄物在蓄水后進入水庫，最后被技術供水系統吸入。

三是機電設備安裝過程不規范，管路清掃檢查、沖洗不徹底，導致焊渣、焊條、金屬碎屑、建筑材料等異物遺留在管路中，最后隨技術供水堵塞相關設備。

除以上異物原因外，長期困擾該電站維護人員的是泥沙堵塞問題卻難以找到原因。由于該電站所在的河流為輕度泥沙含量河流，其上下游已投運的多座電站，在相同的技術供水取水方式下，并未出現如此嚴重的泥沙堵塞問題。經過對不同電站技術供水系統細部結構的對比分析，終于發現問題的原因可能出現在技術供水取水口位置設置上。

該站技術供水取水口設置在尾水管的軸管部位，而其他電站技術供水取水口都設置在尾水管的擴散段部位。

經過進一步分析和模擬實驗，確定機組尾水管軸管部位，水流流速較高、流態紊亂，水中的懸移質物質來不及沉降，最后被積水供水系統吸入，從而堵塞積水供水濾水器等部件。雖然該電站所在河道水質較好，但是由于技術供水的流量大，短時間內還是容易聚集足夠多的泥沙造成堵塞。

4 處理方案及效果評估

針對以上分析結果，該電站及時采取了以下工程措施。

（1）在上游電站壩前，盡快完善了攔漂措施的建設，修建了一道可隨庫水位變化而自動升降的攔漂埂，以阻擋庫區漂浮物靠近電站進水口位置。對攔漂埂外側的漂浮物，及時采用清漂船進行打撈清理（這也是目前大型水電站最常見的一種漂浮物攔截及處理方式）。

（2）利用停機檢修的時機，對技術供水相關的管路和濾水設備進行徹底清理，清除內部異物。

（3）對下游電站技術供水取水口進行調整，將技術供水取水管向尾水管擴散段側面下游方向延伸33 m，將取水口升高3 m，并在取水口加裝過濾網，以過濾較大的砂石、木塊等，減少對水泵、濾水器等的沖擊磨損和堵塞。改造前后的技術供水取水口示意圖如圖1所示。

經過以上工程和實行技術措施后，該電站技術供水系統的運行可靠性得到了根本改善。經過近4年的運行檢驗，主濾水器及各部件濾水器的清洗頻次降到每年一次。證明以上措施是有效且可靠的。

5 工程建議

該電站投運初期，因技術供水問題而導致發電機被迫頻繁提及處理，極大地影響了機組運行的可靠性。由于停機導致的發電損失以及異常處理、設備改造付出的人工成本都是一筆不小的數目。為避免后續水電站出現類似問題，特作如下工程建議：

（1）技術供水方式的確定應根據電站運行水頭以及水源情況進行綜合經濟技術比較，對于發電水頭在20 m～80 m的水電站，宜優先采用自留式技術供水方式。直接從水庫或上游取水，機電設備少，維護工作量小，可靠性較高。在水頭低于12 m或高于80 m的水電站才采用水泵取水式技術供水。

（2）高度重視庫區漂浮物對機組技術供水的影響。水庫蓄水前應對庫岸盡可能地進行清理，并采取攔漂工程措施，以減小漂浮物的影響。

（3）加強工程建設過程的質量控制。所有的機電設備、管路不是簡單拼裝起來就能穩定運行，就能見效益，一定要做好過程控制、質量控制。尤其是隱蔽過程的處理，細節的處理——象該文所述的管路清掃、清洗，直接關系機組運行的安全和穩定。

（4）加強工程設計經驗的繼承和借鑒，該文所述的泥沙堵塞問題，在過去的工程實踐中肯定有過很多成功和失敗的先例。只要稍微注意是完全可以避免的。

參考文獻

[1]戴寧，陽新峰，武豐林.淺析官地水電站技術供水濾水器堵塞成因及對策[J].四川水力發電，2012（5）：142-144.