朱麗輝；武賽波

（1. 云南機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，昆明 650203；2. 昆明勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，昆明 650051）

1 電站概況及機(jī)組主要參數(shù)

1.1 電站概況

小灣水電站位于云南省西部南澗縣與鳳慶縣交界的瀾滄江中游河段，是瀾滄江中下游河段規(guī)劃八個(gè)梯級(jí)中的第二級(jí)。工程以發(fā)電為主兼有防洪、灌溉、養(yǎng)殖和旅游等綜合利用效益，水庫(kù)具有不完全多年調(diào)節(jié)能力，系瀾滄江中下游河段的“龍頭水庫(kù)”。該工程由292m高的混凝土雙曲拱壩、左岸泄洪洞及右岸地下引水發(fā)電系統(tǒng)組成。水庫(kù)庫(kù)容為 149.14×108m3，電站裝設(shè)6臺(tái)700MW巨型水輪發(fā)電機(jī)組。電站于2002年1月開(kāi)工，2004年10月25日大江截流，2009年10月首臺(tái)機(jī)組發(fā)電，目前電站6臺(tái)機(jī)組已全部投產(chǎn)發(fā)電。

1.2 機(jī)組主要參數(shù)

1.2.1 水輪機(jī)主要參數(shù)

水輪機(jī)型號(hào): HL153-LJ-660

最大水頭: 251 m

加權(quán)平均水頭: 222.41 m

額定水頭: 216 m

最小水頭: 164 m

額定出力: 714 MW

額定轉(zhuǎn)速: 150 r/min

飛逸轉(zhuǎn)速: 286 r/min

額定流量: 360 m3/s

吸出高度: -11.9 m

1.2.2 發(fā)電機(jī)主要參數(shù)

發(fā)電機(jī)型號(hào)：SF700—40/12770

發(fā)電機(jī)型式：立式、空冷、半傘式

額定容量：700MW/778MVA

額定電壓：18 kV

功率因數(shù)：0.9

飛逸轉(zhuǎn)速：290 r/min

轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：110000 t·m2

1.3 機(jī)組冷卻用水量

發(fā)電機(jī)空氣冷卻器：1620 m3/h

發(fā)電機(jī)上導(dǎo)軸承：63 m3/h

發(fā)電機(jī)推力軸承：126 m3/h

發(fā)電機(jī)下導(dǎo)軸承：84 m3/h

水輪機(jī)導(dǎo)軸承：18 m3/h

合計(jì)一臺(tái)機(jī)冷卻水量：1911 m3/h

2 頂蓋取水試驗(yàn)

2.1 頂蓋取水原理

頂蓋取水技術(shù)就是在混流式水輪機(jī)上，通過(guò)采取一些特殊的工藝措施，把水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪上迷宮間隙產(chǎn)生的廢棄漏水，引出作為機(jī)組冷卻用水。其優(yōu)點(diǎn)是水質(zhì)好、變廢為寶、節(jié)省供水設(shè)備投資和節(jié)約能源。

2.2 試驗(yàn)?zāi)康?/h3>

小灣電站單臺(tái)機(jī)用水量約1911 m3/h，機(jī)組技術(shù)供水采用單元水泵供水方式。機(jī)組技術(shù)采用供水泵從機(jī)組尾水出口取水，經(jīng)DN450mm的取水管和位于技術(shù)供水設(shè)備層的兩臺(tái)離心水泵向機(jī)組供水，兩臺(tái)水泵互為備用。頂蓋取水作為試驗(yàn)性供水方案，如果試驗(yàn)成功，可作為機(jī)組主用或備用技術(shù)供水水源。

頂蓋取水試驗(yàn)的目的，是檢驗(yàn)利用頂蓋迷宮環(huán)漏水作技術(shù)供水方式的可行性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性，并察看其運(yùn)行過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，以便不斷改進(jìn)。機(jī)組技術(shù)供水系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 小灣電站機(jī)組技術(shù)供水系統(tǒng)圖

2.3 試驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作

試驗(yàn)前必須做好以下準(zhǔn)備工作：

（1）檢查泄壓排水安全閥，并確認(rèn)其工作正常；

（2）在停機(jī)狀態(tài)下，檢查頂蓋供排水系統(tǒng)所有閥門，各開(kāi)關(guān)2次，保證動(dòng)作靈活可靠；

（3）確認(rèn)軸瓦溫度信號(hào)回路正確，保證軸瓦溫度過(guò)高時(shí)能控制停機(jī)；

（4）校準(zhǔn)有關(guān)表計(jì)及信號(hào)器，要求指示準(zhǔn)確；

（5）其它操作按手動(dòng)開(kāi)機(jī)進(jìn)行準(zhǔn)備，記錄各部分起始溫度；

（6）安排專人監(jiān)測(cè)供水設(shè)備室技術(shù)供水管路各部軸承進(jìn)水壓力、空冷器進(jìn)水壓力；

（7）安排專人監(jiān)視頂蓋技術(shù)供水水壓，以 0.3～0.45MPa為宜；

（8）安排專人監(jiān)視頂蓋壓力，以不大于 0.5MPa為宜；

（9）安排專人監(jiān)視各部軸承溫度、發(fā)電機(jī)冷、熱風(fēng)溫度；

（10）安排專人在機(jī)組儀表屏處，監(jiān)視機(jī)組振動(dòng)擺度值（此人應(yīng)能夠操控機(jī)械制動(dòng)閘）；

（11）保持供水設(shè)備室技術(shù)供水管路處、機(jī)組儀表屏、調(diào)速器機(jī)械柜處的通訊暢通。

2.4 試驗(yàn)步驟

（1）手動(dòng)開(kāi)機(jī)操作

·開(kāi)機(jī)準(zhǔn)備工作完成后，手動(dòng)開(kāi)機(jī)到額定轉(zhuǎn)速，機(jī)組空轉(zhuǎn)運(yùn)行；

·并記錄各部軸承水壓、機(jī)組各部溫度；

·如屬正常繼續(xù)觀察，若水壓有調(diào)節(jié)余地，可反復(fù)調(diào)節(jié)，直至空冷器進(jìn)水閥組全部打開(kāi)；

·記錄并觀察各部軸承溫度、水壓，直至各部軸承溫度基本穩(wěn)定；

·各部分溫度穩(wěn)定，無(wú)繼續(xù)升高現(xiàn)象后，運(yùn)行 1小時(shí)左右方可繼續(xù)下一步試驗(yàn)。

（2）空載下的試驗(yàn)

·機(jī)組切到自動(dòng)位置；

·機(jī)組自動(dòng)升壓到空載額定電壓，發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行；

·記錄各部軸承溫度、水壓直至各部軸承溫度基本穩(wěn)定。

·各部分溫度穩(wěn)定，機(jī)組正常后運(yùn)行0.5小時(shí)開(kāi)始帶負(fù)荷試驗(yàn)。

（3）并網(wǎng)帶負(fù)荷試驗(yàn)·機(jī)組用自動(dòng)準(zhǔn)同期方式并網(wǎng)帶20%～25%負(fù)荷；·記錄各部水壓、各軸承溫度、空冷器冷、熱溫度；

·若水壓無(wú)較大變化，穩(wěn)定運(yùn)行30分鐘可繼續(xù)帶下一級(jí)負(fù)荷；

·各級(jí)負(fù)荷暫分為200MW、400MW、500MW 、600MW負(fù)荷進(jìn)行。

2.5 試驗(yàn)結(jié)果

2010年10月15日，小灣電站在6號(hào)機(jī)組進(jìn)行了頂蓋取水做技術(shù)供水試驗(yàn)工作，試驗(yàn)在下午 16:00開(kāi)始，于當(dāng)日22:30結(jié)束。共完成了手動(dòng)開(kāi)機(jī)操作、空載下試驗(yàn)、并網(wǎng)帶負(fù)荷試驗(yàn)等試驗(yàn)項(xiàng)目。試驗(yàn)工作進(jìn)展順利，由于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備及監(jiān)控系統(tǒng)暫時(shí)不滿足頂蓋取水供水下自動(dòng)開(kāi)停機(jī)試驗(yàn)的要求，方案中自動(dòng)開(kāi)停機(jī)試驗(yàn)項(xiàng)目尚未進(jìn)行。試驗(yàn)結(jié)束后相關(guān)人員對(duì)發(fā)電機(jī)風(fēng)洞、水機(jī)室機(jī)坑進(jìn)行了全面檢查，檢查結(jié)果正常。

表1 頂蓋取水試驗(yàn)技術(shù)供水系統(tǒng)管路壓力、流量記錄

表2 發(fā)電機(jī)軸瓦溫度、空冷器熱冷風(fēng)溫度記錄

機(jī)組正常運(yùn)行采用離心泵供水時(shí)，技術(shù)供水總管壓力為0.31 MPa，流量為2258 m3/h。試驗(yàn)過(guò)程中，在機(jī)組空轉(zhuǎn)、空載階段，總供水壓力0.244 MPa，總供水流量1500 m3/h，機(jī)組各軸承、空冷器冷卻水壓力、流量約為離心泵正常供水時(shí)的 2/3；隨著機(jī)組負(fù)荷的增加，冷卻水壓力、流量逐漸上升，在機(jī)組負(fù)荷為540 MW時(shí)，冷卻水壓力、流量與離心泵供水時(shí)基本一致，總供水壓力0.315 MPa，流量2254 m3/h；負(fù)荷升至680 MW時(shí)，總供水壓力0.35 MPa，流量2543 m3/h，機(jī)組各軸承、空冷器冷卻水壓力、流量為離心泵供水時(shí)的約1.13倍。

負(fù)荷為200MW時(shí)上導(dǎo)、水導(dǎo)軸承+X、-Y方向擺度有所升高，負(fù)荷繼續(xù)上升后恢復(fù)正常，其他部位振動(dòng)擺度值試驗(yàn)過(guò)程中均正常。

各軸瓦溫度隨著機(jī)組負(fù)荷的增加逐漸上升，且均在正常范圍內(nèi)。其中離心泵供水方式下，機(jī)組負(fù)荷為560 MW時(shí)推力軸承瓦溫平均值為75.5℃，而采用頂蓋供水方式下機(jī)組負(fù)荷為 540MW 時(shí)推力軸承瓦溫平均值為 81.1℃，機(jī)組負(fù)荷為 680MW 時(shí)推力軸承瓦溫穩(wěn)定到82.5℃。

頂蓋取水試驗(yàn)時(shí)，供水系統(tǒng)管路壓力、流量記錄見(jiàn)表1；發(fā)電機(jī)軸瓦溫度、空冷器熱冷風(fēng)溫度記錄見(jiàn)表2，數(shù)據(jù)為同時(shí)采集。

3 結(jié)論

控制系統(tǒng)和開(kāi)機(jī)流程還需要進(jìn)一步完善，采用水泵供水時(shí)的開(kāi)機(jī)流程，是先判斷供水系統(tǒng)供水正常后才能開(kāi)機(jī)，而頂蓋取水供水時(shí)，則必須開(kāi)機(jī)后才會(huì)有水。采用頂蓋取水供水時(shí)，水壓過(guò)低和水量不足報(bào)警不必作為停機(jī)條件，因?yàn)樗亢退畨簳?huì)隨著負(fù)荷的增加而增大?？蛰d和小負(fù)荷時(shí)，雖然水量小，但機(jī)組發(fā)熱量也少。只要設(shè)備各部位溫度不超過(guò)限定值，設(shè)備就是安全的。試驗(yàn)確定了頂蓋取水供水作為備用供水水源是可行的，緊急情況下可以進(jìn)行供水切換，提高了機(jī)組安全運(yùn)行系數(shù)。小灣電站首次在 700MW 級(jí)巨型機(jī)組上進(jìn)行的頂蓋取水試驗(yàn)，其經(jīng)驗(yàn)對(duì)其它電站將有重要的借鑒作用。