高劍英　范雪凝

摘 要：由于長期以來漁子溪電站的供水系統(tǒng)運(yùn)行不盡合理，造成的技術(shù)供水泵負(fù)擔(dān)過重，缺陷日益增多，威脅機(jī)組安全運(yùn)行。同時(shí)，廠用電率居高不下，降低了電站運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。項(xiàng)目將對(duì)漁子溪電站4臺(tái)機(jī)組不同供水系統(tǒng)運(yùn)行方式下的狀況進(jìn)行試驗(yàn)與數(shù)據(jù)分析，得到漁子溪電站以及類似電站的供水系統(tǒng)最優(yōu)運(yùn)行方式，保證機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，減少機(jī)組供水泵的缺陷發(fā)生率，改善機(jī)組水導(dǎo)軸承的冷卻效果，讓電站運(yùn)行更經(jīng)濟(jì)。

關(guān)鍵詞：水電站 技術(shù)供水 優(yōu)化運(yùn)行 頂蓋取水

中圖分類號(hào)：TV732 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)1674-098X（2015）11（b）-0005-03

1 技術(shù)供水系統(tǒng)現(xiàn)狀

1.1 技術(shù)供水系統(tǒng)的組成

漁子溪電站的技術(shù)供水系統(tǒng)分為：機(jī)組技術(shù)供水和主變技術(shù)供水。（1）機(jī)組技術(shù)供水系統(tǒng)。機(jī)組技術(shù)供水泵共有5臺(tái)，位于水輪機(jī)層，水源取自尾水調(diào)壓室，通過水泵加壓，經(jīng)機(jī)組冷卻后再排至尾水調(diào)壓室，為保證水質(zhì)清潔每臺(tái)機(jī)組技術(shù)供水泵設(shè)有一臺(tái)濾水器。（2）主變技術(shù)供水系統(tǒng)。主變技術(shù)供水泵向主變壓器冷卻器提供冷卻水，裝于廠房安裝間第二層，水源取至尾水調(diào)壓室，經(jīng)主變冷卻器后排至尾調(diào)。同時(shí)也可向消防水池及消防干管提供水源并保持消防干管水壓。（3）清水泵。清水泵水源取至地下水，供機(jī)組技術(shù)供水泵潤滑水和生活用水，電站全停水時(shí)可通過閥門切換向滲漏排水泵提供潤滑水及生活用水。

1.2 技術(shù)供水系統(tǒng)運(yùn)行方式

兩臺(tái)主變壓器所需冷卻水由一臺(tái)主變供水泵供給，4臺(tái)發(fā)電機(jī)組的冷卻水分別由4臺(tái)技術(shù)供水泵供給，一臺(tái)機(jī)組對(duì)應(yīng)一臺(tái)技術(shù)供水泵，同時(shí)4臺(tái)機(jī)組冷卻水相互聯(lián)通。若水壓不夠，則投入備用機(jī)組供水泵運(yùn)行，仍然不夠，則投入頂蓋供水。

2 存在的問題及原因分析

2.1 技術(shù)供水泵故障頻發(fā)

機(jī)組供水泵的運(yùn)行時(shí)間長，水泵運(yùn)行可靠性降低，汛期機(jī)組供水泵運(yùn)行30天小修一次，60天大修一次，水泵設(shè)備缺陷多，供水泵運(yùn)行維護(hù)檢修成本增加，廠用電率居高不下。水泵進(jìn)行停運(yùn)消缺后，備用水泵數(shù)量不足，威脅機(jī)組安全運(yùn)行。

2.2 技術(shù)供水占廠用電量的比重大

一臺(tái)機(jī)組供水泵實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)下一天要消耗1 027 kW·h，即使是枯期冷卻水水量需求最小時(shí)，技術(shù)供水系統(tǒng)所耗電量也占到廠用電量的1/3，汛期的時(shí)候5臺(tái)技術(shù)供水泵同時(shí)使用日耗電量達(dá)5 136 kW·h，更是占到廠用電量的70%。技術(shù)供水系統(tǒng)的大比重耗電量，不利于節(jié)能發(fā)展，很大程度上影響電站的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

2.3 機(jī)組技術(shù)供水泵取水口易于阻塞

5臺(tái)機(jī)組技術(shù)供水泵的取水口位于尾水調(diào)壓室，由于水泵取水口安裝位置在大尾水和機(jī)組尾水的交匯口，易被水中的漂浮物和垃圾堵塞，特別是汛期，堵塞可能性最大。一旦取水口堵塞，供水量不足，將嚴(yán)重影響機(jī)組運(yùn)行溫度，威脅安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2.4 水導(dǎo)軸承冷卻效果不佳

在汛期長期滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，冷卻水由機(jī)組技術(shù)供水泵提供，漁子溪電站4臺(tái)機(jī)組水導(dǎo)軸承運(yùn)行溫度偏高，甚至有時(shí)可達(dá)報(bào)警溫度60℃，對(duì)機(jī)組的穩(wěn)定安全運(yùn)行造成一定隱患。

2.5 尾水所取水水質(zhì)差

漁子溪電站的滲漏排水系統(tǒng)的水泵潤滑水，設(shè)計(jì)來源是主變技術(shù)供水泵所抽取的尾水。由于尾水水質(zhì)的原因，近年1#、2#滲漏排水泵的潤滑水給水電磁閥常被泥沙卡阻，不能正常動(dòng)作。當(dāng)集水井水位升高至起泵限值，而潤滑水電磁閥無法正常打開時(shí)，滲漏排水泵將無法運(yùn)轉(zhuǎn)。特別是在大修期間或者汛期，當(dāng)集水井水位上升很快時(shí)，潤滑水水質(zhì)問題是滲漏排水系統(tǒng)的一個(gè)很大安全隱患。

2.6 水輪機(jī)層噪音分貝升高

5臺(tái)機(jī)組技術(shù)供水泵裝設(shè)在漁子溪電站的水輪機(jī)層。水輪機(jī)層由于4臺(tái)機(jī)組水導(dǎo)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致水輪機(jī)層的噪音大。在無機(jī)組供水泵運(yùn)行時(shí)，水輪機(jī)層噪音為88dB。投入機(jī)組供水泵時(shí)，局部噪音可達(dá)92dB。

3 解決思路

（1）采用頂蓋供水為機(jī)組技術(shù)供水的主供水水源，將機(jī)組供水泵供水作為補(bǔ)充和備用水源，減少機(jī)組供水泵的運(yùn)行時(shí)間，能有效減少技術(shù)供水泵故障頻發(fā)，節(jié)約技術(shù)供水系統(tǒng)耗電量，以及降低改善水輪機(jī)層噪音分貝等問題；（2）將機(jī)組、主變技術(shù)供水和生活供水三系統(tǒng)聯(lián)通運(yùn)行，徹底放棄使用水泵的設(shè)備初衷；（3）將消防水系統(tǒng)與機(jī)組主變、生活供水三系統(tǒng)徹底隔離；保證消防水系統(tǒng)的可靠性。

4 研究過程與數(shù)據(jù)分析

4.1 機(jī)組技術(shù)供水系統(tǒng)研究

（1）研究目的。分別確定1臺(tái)、2臺(tái)、3臺(tái)、4臺(tái)機(jī)組不同負(fù)載下的技術(shù)供水最優(yōu)運(yùn)行方式。

（2）研究方案。分別研究1臺(tái)、2臺(tái)、3臺(tái)、4臺(tái)機(jī)組不同負(fù)載運(yùn)行時(shí)各種技術(shù)供水方式，綜合考慮對(duì)機(jī)組軸承溫度、廠用電量、水泵故障及缺陷發(fā)生情況、水泵維護(hù)檢修成本的影響。

（3）試驗(yàn)數(shù)據(jù)與分析。①負(fù)荷0～40 MW時(shí)試驗(yàn)（單機(jī)運(yùn)行），當(dāng)流量≤17.5 m3/s，閘前水位需要保持當(dāng)前水位時(shí)，此時(shí)所帶負(fù)荷在0～40 MW之間，一臺(tái)機(jī)組運(yùn)行是最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行方式。通過對(duì)試驗(yàn)過程和試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析得知：單機(jī)運(yùn)行時(shí)，機(jī)組開機(jī)前，需要靠技術(shù)供水泵維持開機(jī)水壓。開機(jī)后在不同負(fù)荷下，00～10 MW負(fù)荷機(jī)組總水壓的變化率是0.05 MPa/10 MW，10～40 MW負(fù)荷機(jī)組總水壓的變化率是0.01 MPa/10 MW，00～40 MW在臨近一臺(tái)機(jī)組供水泵2002閥全開、全關(guān)的情況下總水壓的變化率是0.10 MPa。運(yùn)行機(jī)組總水壓都能保證相對(duì)穩(wěn)定。采用頂蓋供水時(shí)推力軸承溫度上升0.2℃～0.7℃，水導(dǎo)軸承溫度下降1.4℃～3.6℃，上導(dǎo)、下導(dǎo)軸承溫度基本無變化。由于采用頂蓋供水全面停運(yùn)行水泵，所以0～40 MW單機(jī)運(yùn)行時(shí)節(jié)約廠用電量約1 149.33 kW·h且完全無水泵維護(hù)費(fèi)用。結(jié)論：一臺(tái)機(jī)單機(jī)運(yùn)行時(shí)，一臺(tái)機(jī)頂蓋能滿足一臺(tái)機(jī)運(yùn)行對(duì)水壓的要求，但為了機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，采用頂蓋和水泵單混合供水。00～10 MW開啟3.5個(gè)2002閥調(diào)整水壓在0.28運(yùn)行，10～40 MW開啟4.5個(gè)2002閥調(diào)整水壓在0.30～0.33 MPa之間運(yùn)行，能滿足機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行的需求。

②兩臺(tái)機(jī)運(yùn)行時(shí)負(fù)荷40～80 MW時(shí)試驗(yàn)，當(dāng)流量在35～70 m3/s，閘前水位需要保持當(dāng)前水位時(shí)，此時(shí)所帶負(fù)荷在40～80 MW之間，兩臺(tái)機(jī)組運(yùn)行是最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行方式。通過對(duì)試驗(yàn)過程和試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析得知：兩臺(tái)機(jī)組運(yùn)行時(shí)，在不同負(fù)荷下，采用頂蓋取水方式并不會(huì)對(duì)耗水量產(chǎn)生影響；第二臺(tái)機(jī)組開機(jī)前，需要調(diào)整2002閥的開度來調(diào)整機(jī)組的水壓。第二臺(tái)機(jī)組開機(jī)后，40～80 W負(fù)荷狀態(tài)下，采用頂蓋取水供水，水壓都能保證機(jī)組供水系統(tǒng)的正常運(yùn)行；采用頂蓋供水方式后，40～80 MW總水壓的變化率是0.01 MPa/10 MW，40～80 MW在臨近一臺(tái)機(jī)組供水泵2002閥全開、全關(guān)的情況下總水壓的變化率是0.05 MPa。運(yùn)行機(jī)組總水壓都能保證相對(duì)穩(wěn)定。采用頂蓋供水時(shí)推力軸承溫度高上升0.1℃～1.2℃，水導(dǎo)軸承溫度下降3.3℃～4.0℃，上導(dǎo)、下導(dǎo)軸承溫度基本無變化。由于采用頂蓋供水全面停運(yùn)行水泵，所以0～40 MW單機(jī)運(yùn)行時(shí)節(jié)約廠用電量約3348.0 kW·h，且完全無水泵維護(hù)費(fèi)用。結(jié)論：兩臺(tái)機(jī)組運(yùn)行時(shí)投入兩臺(tái)機(jī)頂蓋供水，40～60 MW開啟2 2002閥調(diào)整水壓在0.32～0.34 MPa之間運(yùn)行，70～80 MW開啟3個(gè)2002閥調(diào)整水壓在0.30～0.31 MPa之間運(yùn)行，能滿足機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行的需求。

③三臺(tái)機(jī)組運(yùn)行時(shí)負(fù)荷80～120 MW時(shí)試驗(yàn)，當(dāng)流量在35～52.5 m3/s，閘前水位需要保持當(dāng)前水位時(shí)，此時(shí)所帶負(fù)荷在80～120 MW之間，兩臺(tái)機(jī)組運(yùn)行是最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行方式。通過對(duì)試驗(yàn)過程和試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析得知：3臺(tái)機(jī)組運(yùn)行時(shí)，在不同負(fù)荷下，采用頂蓋供水方式后，40～80 MW負(fù)荷機(jī)組總水壓的變化率是每0.01 MPa/10 MW，80～120 MW負(fù)荷機(jī)組總水壓的變化率是每0MPa/10 MW（在為只有兩臺(tái)機(jī)組投頂蓋供水），80～120 MW在臨近一臺(tái)機(jī)組供水泵2002閥全開、全關(guān)的情況下總水壓的變化是0～0.005。運(yùn)行機(jī)組總水壓都能保證相對(duì)穩(wěn)定。采用頂蓋供水時(shí)推力軸承溫度高上升0.0℃～0.6℃，水導(dǎo)軸承溫度下降0.1℃～4.0℃，上導(dǎo)、下導(dǎo)軸承溫度基本無變化。由于采用頂蓋供水全面停運(yùn)行水泵，所以0～40 MW單機(jī)運(yùn)行時(shí)節(jié)約廠用電量約4597.3 kW·h，且完全無水泵維護(hù)費(fèi)用。結(jié)論：在第3臺(tái)機(jī)組開機(jī)前運(yùn)行時(shí)投入兩臺(tái)機(jī)組的頂蓋供水，關(guān)閉所有5個(gè)2002閥，調(diào)整水壓在0.33 MPa運(yùn)行，第三臺(tái)機(jī)組開機(jī)后不投入頂蓋 供水，機(jī)組冷卻水壓維持在0.33 MPa運(yùn)行。

④負(fù)荷120～160 MW時(shí)試驗(yàn)，當(dāng)流量在大于52.5 m/s時(shí)，閘前水位需要保持當(dāng)前水位時(shí)，此時(shí)所帶負(fù)荷在120～160 MW之間，兩臺(tái)機(jī)組運(yùn)行是最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行方式。通過對(duì)試驗(yàn)過程和試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析得知：4臺(tái)機(jī)組運(yùn)行時(shí)，采用頂蓋供水方式后，80～120 MW負(fù)荷機(jī)組總水壓的變化率是每0.01 MPa/10 MW（因?yàn)橹挥袃膳_(tái)機(jī)組投頂蓋供水），120～160 MW負(fù)荷機(jī)組總水壓的變化率是每0 MPa/10 MW（在為只有兩臺(tái)機(jī)組投頂蓋供水）120～120 MW在臨近一臺(tái)機(jī)組供水泵2002閥全開、全關(guān)的情況下總水壓的變化是0～0.004，運(yùn)行機(jī)組總水壓都能保證相對(duì)穩(wěn)定。采用頂蓋供水時(shí)推力軸承溫度高上升0.0℃～0.6℃，水導(dǎo)軸承溫度降3.0℃～4.0℃，上導(dǎo)、下導(dǎo)軸承溫度基本無變化。由于采用頂蓋供水全面停運(yùn)行水泵，所以0～40 MW單機(jī)運(yùn)行時(shí)節(jié)約廠用電量約5 746.6 kW·h，且完全無水泵維護(hù)費(fèi)用。結(jié)論：第四臺(tái)機(jī)組開機(jī)前運(yùn)行時(shí)投入第三臺(tái)機(jī)組的頂蓋供水，關(guān)閉4個(gè)2002閥，開啟1個(gè)2002閥，調(diào)整水壓在0.34 MPa運(yùn)行，第四臺(tái)機(jī)組開機(jī)后不投入頂蓋 供水，機(jī)組冷卻水壓維持在0.34 MPa運(yùn)行。

4.2 進(jìn)一步優(yōu)化方案與試驗(yàn)

機(jī)組供水泵的潤滑水系統(tǒng)、主變供水系統(tǒng)以及生活供水正常情況下是分開運(yùn)行的，由于主變供水泵和清水泵長期運(yùn)轉(zhuǎn)導(dǎo)致負(fù)載過大，故障和缺陷增多。對(duì)主變供水泵和清水泵除了水泵的輪換運(yùn)行，還可以在確保安全運(yùn)行的情況下，將主變供水系統(tǒng)與機(jī)組供水系統(tǒng)聯(lián)通，徹底不用供水泵而吸采用機(jī)組頂蓋取水供全廠的技術(shù)供水。下面即是對(duì)不同情況下系統(tǒng)連通安全性的試驗(yàn)。

（1）主變與機(jī)組供水系統(tǒng)聯(lián)通試驗(yàn)，該連通試驗(yàn)是在4.1試驗(yàn)優(yōu)化后的運(yùn)行方式基礎(chǔ)下進(jìn)行。試驗(yàn)過程：打開2103主變供水與機(jī)組供水聯(lián)通閥，主變供水系統(tǒng)與機(jī)組供水系統(tǒng)聯(lián)通，此時(shí)，停運(yùn)主變供水泵。漁子溪電站規(guī)程規(guī)定，1T、2T主變壓器冷卻水壓用控制在0.02～0.20 MPa之間。主變冷卻器水壓調(diào)節(jié)可以通過以下閥門調(diào)節(jié)：1號(hào)、2號(hào)主變冷卻器進(jìn)出水閥2070、2078、2080、2088；主變冷卻水給水閥2067；主變冷卻水旁通給水閥2069。試驗(yàn)過程中將2070、2078、2080、2088、2067閥門調(diào)節(jié)至適當(dāng)位置后固定不動(dòng)，僅通過2069閥調(diào)節(jié)主變冷卻器水壓。試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析：主變冷卻水旁通給水閥2069后端壓力只要不低于0.03 MPa，主變上層油溫將能正常維持在最優(yōu)范圍（45℃～55℃）內(nèi)運(yùn)行。聯(lián)通運(yùn)行后主變冷卻水水壓為0.16 MPa，此時(shí)機(jī)組冷卻水總管水壓下降0.02 MPa，以后機(jī)組冷卻水總管水壓每上升0.1 MPa，主變冷卻水水壓上升0.08 MPa.試驗(yàn)結(jié)果：不管是單機(jī)運(yùn)行還是兩臺(tái)及以上的機(jī)組運(yùn)行水壓都能滿足主變供水系統(tǒng)的用水。另外在實(shí)際運(yùn)行中如前面提到的為了保證機(jī)組供水的安全性加入了一臺(tái)機(jī)組供水泵運(yùn)行。所有機(jī)組運(yùn)行時(shí)，采用頂蓋取水將機(jī)組冷卻水與主變冷卻水系統(tǒng)聯(lián)通運(yùn)行，水量足夠，水壓能在連通的情況下保持恒定。

（2）生活供水系統(tǒng)、主變及機(jī)組供水系統(tǒng)、機(jī)組技術(shù)供水系統(tǒng)三系統(tǒng)聯(lián)通試驗(yàn)，該連通試驗(yàn)是在4.1試驗(yàn)優(yōu)化后的運(yùn)行方式基礎(chǔ)下進(jìn)行。試驗(yàn)過程：打開2051、2103、2102將生活供水系統(tǒng)、主變供水系統(tǒng)與機(jī)組供水系統(tǒng)聯(lián)通，此時(shí)，停運(yùn)主變供水泵、清水泵，試驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)。通過對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析：在主變供水與機(jī)組技術(shù)供水聯(lián)通的基礎(chǔ)上將生活供水相聯(lián)通，聯(lián)通后整個(gè)技術(shù)供水的水壓基本無影響，這是因?yàn)樯罟┧挠盟怯迷谇鍧嵆?、廁所和機(jī)組供水泵和深井泵的潤滑水，這幾個(gè)地方的用水都很小。所以不管是單機(jī)運(yùn)行還是兩臺(tái)及以上的機(jī)組運(yùn)行水壓都能滿足三個(gè)系統(tǒng)的用水。試驗(yàn)結(jié)論：只要有兩臺(tái)機(jī)組在運(yùn)行時(shí)，采用頂蓋取水將機(jī)組冷卻水與主變冷卻水系統(tǒng)與生活供水系統(tǒng)三聯(lián)通運(yùn)行，水量足夠，水壓能在連通的情況下保持恒定。

5 結(jié)語

供水系統(tǒng)運(yùn)行方式的合理性與水電站運(yùn)行的安全穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)效益息息相關(guān)。長期以來的漁子溪電站供水系統(tǒng)運(yùn)行不盡合理，造成的技術(shù)供水泵負(fù)擔(dān)過重，缺陷日益增多，威脅機(jī)組安全運(yùn)行。項(xiàng)目對(duì)漁子溪電站技術(shù)供水運(yùn)行方式進(jìn)行了一系列的優(yōu)化，得到以下成果。

（1）水導(dǎo)軸承瓦溫平均下降2.7℃～4.1℃；

（2）全部使用頂蓋取水，汛期每天節(jié)約廠用電5 126 kW·h，枯期每天節(jié)約廠用電3 977 kW·h；

（3）2011年、2012年、2013年三年的水泵維修費(fèi)用總計(jì)219 480元，一年平均總計(jì)73 610；也就是說完全使用頂蓋供水，每年可以節(jié)約水泵維修費(fèi)用73 610元；

（4）水泵的缺陷率降低為“0”；

（5）水質(zhì)變好；

（6）廠房各部噪音下降至88 dB，在允許范圍90 dB以下；

（7）運(yùn)行人員變慣性思維為主動(dòng)分析；

（8）大大減少了維修人員的工作量。

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