【摘 要】本文以某中型水電站為例，闡述了水電站技術(shù)供水系統(tǒng)的組成、工作原理及設(shè)備參數(shù)，總結(jié)了機組投運后技術(shù)供水系統(tǒng)存在的一些問題，通過一系列改造處理后技術(shù)供水系統(tǒng)安全可靠，為水電站的技術(shù)供水設(shè)計及技術(shù)改造提供了一些借鑒。

【關(guān)鍵詞】技術(shù)供水；水泵供水；自流減壓供水；軸承；電機

0.概述

某中型水電站主供水采用單元供水系統(tǒng)，每臺機設(shè)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)兩個部分。機組冷卻水、主變冷卻水、機組密封水供水設(shè)備均布置在蝸殼層的水泵房內(nèi)，2009年首臺機組投運至今，技術(shù)供水系統(tǒng)先后出現(xiàn)了一些問題，通過一系列改造處理后技術(shù)供水系統(tǒng)安全可靠。

1.技術(shù)供水系統(tǒng)的組成及原理

1.1用水設(shè)備

全站技術(shù)供水的用水設(shè)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(diào)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及補氣低壓空壓機）。

1.2水源及供水方式

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（減壓會過多的增加水能損耗，浪費的水能已經(jīng)高于裝設(shè)水泵供水時的電能和設(shè)備的費用），因此機組的技術(shù)供水方式采用水泵單元供水，自流減壓供水作為備用水源。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。而集中供水是幾臺機組或全廠共用一組水泵，這種供水方式設(shè)備少，便于維護，但控制復雜，而且當機組運行臺數(shù)改變時會引起供水水壓波動。為使機組停機不致影響主變的冷卻用水，機組及主變壓器分別由獨立的供水泵供給。機組主軸密封用水以廠外自來清水系統(tǒng)清潔水為主供水，機組技術(shù)供水作為備用。

1.2.1機組冷卻水

（a）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(shè)備。流經(jīng)冷卻器后的水排至尾水管。

（b）備用水源：機組冷卻水的備用水源取自壓力鋼管，經(jīng)二級減壓閥減壓至濾水器和水控閥，減壓閥排水至錐管。

1.2.2主變冷卻水

（a）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（濾水器排污至錐管），流經(jīng)主變冷卻器后的水經(jīng)尾水管上端排至尾閘室。

（b）備用水源：主變冷卻的備用水源取至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。

1.2.3主軸密封

（a）主供水源：采用廠外824m高程低位水池（900m3）兩條DN200mm的管線一級減壓后供給，其中1F-3F機組主軸密封、補氣空壓機為一組，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。

（b）備用水源：主軸密封備用水源取至機組冷卻主供水源水控閥后，經(jīng)管道離心泵和全自動濾水器送至主軸密封（主軸密封水壓要求0.5～0.7Mpa，機組冷卻水壓達不夠，因此用管道泵加壓20米）。

1.2.4空壓機冷卻水

空壓機冷卻水直接取用清潔水系統(tǒng)，其冷卻水直接排至滲漏集水井。

2.技術(shù)供水存在的問題

水電站首臺機組投入運行后，經(jīng)過近兩年時間的運行實踐，技術(shù)供水系統(tǒng)出現(xiàn)一些問題，總結(jié)歸納出為以下：

（1）機組技術(shù)供水主用水源水泵不滿足設(shè)計規(guī)定的有關(guān)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)場實測值壓力約0.28MPa，流量約1805m3/h，均低于額定參數(shù)。機組用水設(shè)備無法滿足設(shè)計給定的壓力和流量定值，只能通過關(guān)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，存在閥座密封沖毀的隱患。

（2）機組技術(shù)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(shù)供電機接線盒內(nèi)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，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，機組技術(shù)供水泵電機采用的是普通電機，而電氣控制采用的是變頻器，普通電機都是按恒頻恒壓設(shè)計的，不可能完全適應變頻調(diào)速的要求。根據(jù)國內(nèi)外實踐經(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(zhuǎn)子銅（鋁）耗、鐵耗及附加損耗的增加，會使電動機額外發(fā)熱，效率降低，輸出功率減小，以及對電動機的匝間絕緣和對地絕緣構(gòu)成威脅，對地絕緣在高壓的反復沖擊下會加速老化。

3.處理方案

（1）針對上述機組技術(shù)供水泵及電機存在的問題，通過分析發(fā)現(xiàn)機組技術(shù)供水水泵遠離最優(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(shè)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(shè)備系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)規(guī)定》（DL5066-1996）及《三相異步電動機技術(shù)條件JB/T8680.1-1998》的規(guī)定，結(jié)合目前各水泵運行（流量及揚程）及機組設(shè)備運行溫升情況，選用了自貢水泵廠的500S35（G）離心泵和Y355L4-6/280kw電機，并將機組技術(shù)供水泵電機繞組線鼻子更換為閉式長線鼻子，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(shù)供水泵車式密封和軸承失效缺陷的典型缺陷，500S35（G）離心泵采用新型車式密封，將深溝球軸承更換為調(diào)心軸承，技術(shù)供水泵改造時對電機基礎(chǔ)螺栓進行加強緊固處理，調(diào)整優(yōu)化了電機與同心度，并減小了由于震動導致電機基礎(chǔ)發(fā)生位移的情況，利用2011—2012年機組檢修機會對6臺機組12臺技術(shù)供水泵進行改造，經(jīng)過近一年時間運行發(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(shè)計院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(guān)閉憋壓的方式運行，有效保證供水系統(tǒng)閥門等設(shè)備使用壽命，各部軸承及空氣冷卻器溫度也有所降低。

（3）針對變頻器與電機不配套的問題，經(jīng)過同電氣控制設(shè)備廠家及設(shè)計院溝通，將 1F、2F機組技術(shù)供水電氣控制由變頻器改為軟啟動器，經(jīng)過一定時間的運行與3F—6F機組技術(shù)供水水泵對比分析，兩種電機未出現(xiàn)明顯差異，決定變頻器控制的機組技術(shù)供水泵電機不更換為軟啟動器。

（4）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Φ200×6的主變冷卻水聯(lián)絡管，將6臺主變冷卻水聯(lián)絡， 6臺主變冷卻水形成相互備用，消除了安全隱患，提高了主變運行可靠性。

【參考文獻】

[1]陳存祖，呂鴻年合編.水力機組輔助設(shè)備.中國水利水電出版社，2004，8.