敬燕飛，喻永松

(國電大渡河瀑布溝水力發(fā)電總廠，四川漢源 625304)

1 概述

瀑布溝水電站是大渡河干流水電梯級開發(fā)中的第17個梯級電站，以發(fā)電為主，兼有防洪、攔沙等綜合利用效益。電站最大水頭為181．7m，最小水頭為114．3m，采用6臺單機容量為600MW的混流式水輪發(fā)電機組，裝機總容量為3600 MW。電站按無人值班(少人值守)原則設計，采用計算機監(jiān)控系統(tǒng)，由電站流域梯級調度中心統(tǒng)一調度運行。

瀑布溝水電站主供水采用單元供水系統(tǒng)，每臺機設置一個供水單元，每個供水單元包含機組供水系統(tǒng)和主變供水系統(tǒng)兩部分。機組冷卻水、主變冷卻水、機組密封水供水設備均布置在蝸殼層的水泵房內。2009年，瀑布溝水電站首臺機組投運后，技術供水系統(tǒng)先后出現(xiàn)了一些問題。通過采取一系列技術改造措施處理后，技術供水系統(tǒng)安全可靠。

2 技術供水系統(tǒng)的組成及原理

2．1 用水設備

全站技術供水的用水設備包括:發(fā)電機上、下導軸承冷卻器，發(fā)電機空氣冷卻器、推力軸承外循環(huán)裝置冷卻器、水導軸承冷卻器、水輪機主軸密封、調速器外加冷卻器、主變冷卻器及水冷式空壓機(中壓空壓機、檢修維護低壓空壓機)。技術供水系統(tǒng)主要設備參數(shù)見表1。

2．2 水源及供水方式

瀑布溝水電站水頭范圍為114．3～181．7m。此時，采用自流減壓供水作為機組主供水源已不經(jīng)濟(減壓會過多地增加水能損耗，浪費的水能已經(jīng)高于裝設水泵供水時的電能和設備的費用)，因此機組的技術供水方式采用水泵單元供水，而自流減壓供水則作為備用水源。單元供水即每臺機組各自有一組工作水泵，這種供水方式運行靈活，可靠性高，便于自動控制。機組主軸密封潤滑水以清水系統(tǒng)清潔水為主用，機組技術供水作為備用。

瀑布溝水電站清水系統(tǒng)水源取自大壩6F機取水口旁的水泵房，由三臺深井泵經(jīng)過兩根取水管抽至清水處理廠，經(jīng)過一系列水處理設備引至清水池，然后送至地下廠房作為清潔水和消防用水。清水池通過兩臺加壓泵將水打至高區(qū)水池，為開關站提供清潔水和消防用水。

2．2．1 機組冷卻水

(1)主供水源:機組冷卻水主供水源取自尾水管，經(jīng)過兩臺臥式單級雙吸離心泵加壓，兩臺全自動濾水器過濾，通過一臺水控閥控制到達各用水設備。將流經(jīng)冷卻器后的水排至尾水管。

(2)備用水源:機組冷卻水的備用水源取自壓力鋼管，經(jīng)二級減壓閥減壓后至濾水器和水控閥。

2．2．2 主變冷卻水

(1)主供水源:主變冷卻主供水源取自尾水管，經(jīng)過兩臺臥式單級雙吸離心泵加壓，兩臺全自動濾水器過濾，將流經(jīng)主變冷卻器后的水排至尾閘室。

(2)備用水源:主變冷卻的備用水源取自機組備用水源即壓力鋼管經(jīng)二級減壓后一路成為機組冷卻的備用水源，另一路則成為主變冷卻的備用水源;主變冷卻的備用水源另有一路取自廠房消防供水。

表1 主要設備參數(shù)表

2．2．3 主軸密封潤滑水

(1)主供水源:采用廠外清水池(900m3)中的兩條DN200mm管線一級減壓后供給，其中1F～3F機組主軸密封為一組，4F～6F機組主軸密封、中壓氣機、檢修用氣低壓氣機、地下副廠房衛(wèi)生間為一組。

(2)備用水源:主軸密封備用水源取自機組冷卻主供水源水控閥后端，經(jīng)管道離心泵和全自動濾水器送至主軸密封。

2．2．4 空壓機冷卻水

空壓機冷卻水直接取自清潔水系統(tǒng)，其冷卻水直接排至滲漏集水井。

3 技術供水存在的問題

瀑布溝水電站自2009年首臺機組投入運行后，經(jīng)過近兩年時間的運行，技術供水系統(tǒng)出現(xiàn)了一些問題，總結歸納其具有以下特點。

(1)機組技術供水主用水源水泵(上海東方泵業(yè)DFSS400-460C雙吸離心泵)不能滿足設計規(guī)定的有關揚程、流量性能參數(shù)。水泵額定揚程為35m(0．35MPa)，流量為 2262m3/h，現(xiàn)場實測壓力值約為0．28MPa，流量約為1805m3/h，均低于額定參數(shù)。由于機組用水設備無法滿足設計給定的壓力和流量定值，因此只能通過關閉冷卻器進出口蝶閥憋壓的方式運行(部分閥門開度不足30°)。這種運行方式會在蝶閥的閥盤處長期形成射流，造成閥門汽蝕，故存在閥座密封沖毀的隱患。

(2)機組技術供水主用水源水泵的電機發(fā)熱嚴重，局部溫度高達85℃，機組技術供水泵電機接線盒內的接線柱螺栓擰緊力不夠，繞組線鼻子為開式短線鼻子，接觸面積不夠，導致運行中接觸面發(fā)熱，接線端子過熱氧化，致使接線端子、電纜接頭燒損，絕緣破壞造成相間短路故障。

(3)變頻器與電機不配套。瀑布溝水電站機組技術供水泵電機為普通電機，而電氣控制為變頻器，普通電機都是按恒頻恒壓設計的，不可能完全適應變頻調速的要求。國內外的實踐經(jīng)驗表明，變頻器對普通電機的影響主要為:在運行中會引起電動機定子銅耗、轉子銅(鋁)耗、鐵耗及附加損耗增加，會使電動機額外發(fā)熱，效率降低，輸出功率減小，對電動機的匝間絕緣和對地絕緣構成威脅，對地絕緣在高壓的反復沖擊下將加速老化。

(4)機組及主變技術供水系統(tǒng)自投入運行后，分別出現(xiàn)了3次水泵電機燒毀、1次水泵密封環(huán)破裂，多次水泵軸承損壞、軸封漏水等缺陷。截止2011年10月機組技術供水泵軸承已更換了32副，車氏密封更換了24個;主變技術供水泵軸承已更換了40副，車氏密封更換了34個，聯(lián)軸螺栓更換了30顆。

(5)機組主軸密封、空壓機冷卻及地下副廠房共用一路供水管。因廠外824m高程清水池至廠房高程差較大，且因減壓閥供水不可靠，水壓波動較大，相互存在干擾，故運行中經(jīng)常出現(xiàn)清水管路法蘭斷裂和中空壓機爆破片破裂的情況。

(6)當機組檢修、尾水排水后，主變主用和第一備用冷卻水中斷。為了保證主變正常運行，采用將消防水作為主變冷卻水的措施，在機組檢修中也印證了該方案合理、可行。但消防供水壓力(0．7～1．2MPa)遠大于主變冷卻器的供水壓力(0．3 ～0．5MPa)，且供水管路上無減壓、穩(wěn)壓設備，只能靠控制閥門開度調節(jié)供水壓力，從而給變壓器的安全運行造成一定的風險，因為清水池容積有限，如有多臺機組同時檢修時，將不能保證消防用水和清水系統(tǒng)的安全運行。

4 處理方案

(1)針對上述機組技術供水水泵及電機存在的問題，通過分析發(fā)現(xiàn):機組技術供水泵遠離最優(yōu)工況工作(揚程35m，流量2268m3/h)，工作效率極低，遠低于水泵額定設計88．5%的效率，導致出口壓力偏高，流量偏低。按照《水力發(fā)電廠水力機械輔助設備系統(tǒng)設計技術規(guī)定》(DL5066-1996)及《三相異步電動機技術條件》(JB/T8680．1-1998)的規(guī)定，結合目前各水泵運行(流量及揚程)及機組設備運行溫升情況，選用了自貢水泵廠生產(chǎn)的500S35(G)離心泵和Y355L4-6/280kW電機，并將機組技術供水泵電機繞組線鼻子更換為閉式長線鼻子，從而增大了接觸面積;同時，加裝了絕緣熱縮套，對接線柱進行了緊固處理。

(2)針對機組和主變技術供水泵車式密封和軸承失效的典型缺陷，將500S35(G)離心泵采用新型車式密封，深溝球軸承更換為調心軸承。技術供水泵改造時，對電機基礎螺栓進行了加強緊固處理，調整并優(yōu)化了電機與水泵同心度，減小了由于震動而導致電機基礎發(fā)生位移的情況。利用2011～2012年機組檢修的機會，對6臺機組的12臺技術供水泵進行了改造，經(jīng)過近一年時間的運行，發(fā)現(xiàn)該型號水泵揚程、流量性能參數(shù)能滿足供水系統(tǒng)要求，且閥門在全開狀態(tài)下能滿足設計給定的壓力和流量定值要求，冷卻器進出口蝶閥無需通過關閉憋壓的方式運行，從而有效地保證了供水系統(tǒng)閥門等設備的使用壽命，各部軸承及空氣冷卻器溫度亦有所降低。

(3)針對變頻器與電機不配套的問題，經(jīng)過同電氣控制設備廠家及設計院溝通，將瀑布溝水電站1F、2F機組技術供水的電氣控制由變頻器改為軟啟動器，經(jīng)過一定時間的運行并與3F～6 F機組技術供水泵進行對比分析，兩種電機均未出現(xiàn)明顯差異，最終決定由變頻器控制的機組技術供水泵電機不更換為軟啟動器控制。

(4)針對清水系統(tǒng)運行不可靠的問題，將清水系統(tǒng)的一級減壓更改為兩級減壓，同時將兩級減壓閥及Y型過濾器的壓力等級由1．6MPa提高到2．5MPa，清潔水系統(tǒng)管路中增設了泄壓管路，同時在壩后730m高程平臺上修建調壓水池，調壓水池的水源引自低區(qū)水池兩路清水系統(tǒng)管路閥門后端，經(jīng)Y型過濾器及減壓閥、浮球閥后分別接入三個不銹鋼調壓水箱后接入用水設備，同時，調壓水池設有一路溢流放空管路引至大壩下游。經(jīng)過近一年時間的運行證明，通過調壓水池供清水系統(tǒng)后，清水系統(tǒng)的壓力維持在0．5～0．7 MPa，清水供水及用水設備運行可靠。

(5)針對機組檢修后主變冷卻器主用水源供水中斷、消防水作為備用水源運行不可靠的問題，增加了一路主變冷卻水聯(lián)通管，將6臺主變冷卻水互相聯(lián)通，從而6臺主變冷卻水形成相互備用，消除了安全隱患，提高了主變運行的可靠性。

5 結語

筆者總結了電站技術供水系統(tǒng)安裝調試和運行中逐漸暴露出的一些問題，并針對相應問題進行了處理和相應改造，處理效果良好。技術供水的可靠性直接影響水輪發(fā)電機組和主變壓器的安全運行，雖然目前的技術供水設計理論較為成熟，但針對中高水頭水電站的技術供水特殊性，需要在設計時盡量考慮全面。