謝中慶

(廣東水電二局股份有限公司,廣東 增城 511340)

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修山水電站技術(shù)供水關(guān)鍵設(shè)備改造

謝中慶

(廣東水電二局股份有限公司,廣東 增城 511340)

為解決修山水電站近幾年出現(xiàn)的技術(shù)供水系統(tǒng)冷卻效果差的問題,對(duì)技術(shù)供水系統(tǒng)的取水濾網(wǎng)、濾水器、空氣冷卻器等關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造。從而使修山水電站技術(shù)供水系統(tǒng)冷卻效果得到極大的提高,滿足了機(jī)組正常安全運(yùn)行,為夏季的豐水期機(jī)組高負(fù)荷運(yùn)行提供了有力的保障。

修山水電站；技術(shù)供水系統(tǒng)；攔污濾網(wǎng)；濾水器

1 概述

修山電站是廣東水電二局股份有限公司自主投資建設(shè)且運(yùn)營(yíng)管理的第一個(gè)水電站,電站總裝機(jī)65MW,裝有5臺(tái)單機(jī)13MW的GZTF08B-WP-625型燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組。電站首臺(tái)機(jī)組于2006年8月28日并網(wǎng)發(fā)電,全部5臺(tái)機(jī)于2007年7月并網(wǎng)發(fā)電。

修山電站發(fā)電機(jī)組技術(shù)供水系統(tǒng)采用壩前取水,由技術(shù)供水取水口濾網(wǎng)、技術(shù)供水泵、濾水器、空氣冷卻器、管路及閥門等組成。技術(shù)供水系統(tǒng)的主要作用是利用通過空氣冷卻器中的河水對(duì)發(fā)電機(jī)熱風(fēng)進(jìn)行冷卻循環(huán)(見圖1),從而起到降低和控制發(fā)電機(jī)定子繞組、鐵芯等溫度的作用,確保發(fā)電機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

圖1 發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)示意

2 技術(shù)供水現(xiàn)狀及原因分析

2.1 技術(shù)供水現(xiàn)狀

由于修山水電站技術(shù)供水系統(tǒng)取水口渣屑多,且取水濾網(wǎng)攔渣效果差,取水時(shí)大量渣屑通過取水濾網(wǎng)進(jìn)入取水管道,從而引起技術(shù)供水泵、濾水器內(nèi)渣子多導(dǎo)致技術(shù)供水泵效率差。同時(shí)取水口渣屑多，易引起取水口堵塞,雖及時(shí)對(duì)技術(shù)供水取水濾網(wǎng)反沖并清掃水泵、濾水器,但效果仍不理想。

在對(duì)發(fā)電機(jī)空氣冷卻器檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)空氣冷卻器[1]進(jìn)水端有渣屑聚集堵塞,由空氣冷卻器工作原理得知(見圖2),由于渣屑的堵塞,使技術(shù)供水壓力減小,通過冷卻器的水流量減小,由于水流量的減小,從而使散熱芯片中冷卻水帶走的熱量減少,造成技術(shù)供水系統(tǒng)對(duì)發(fā)電機(jī)熱風(fēng)降溫效果差。

圖2 發(fā)電機(jī)冷卻器工作原理示意

2.2 原因分析

發(fā)電機(jī)技術(shù)供水系統(tǒng)冷卻效果差的問題，亦是空氣冷卻器沒有起到很好的冷卻發(fā)電機(jī)熱風(fēng)的作用,而對(duì)空氣冷卻器效果起決定性作用的是通過其散熱芯片的冷卻水壓力和流量,冷卻水壓力和流量大小直接決定了空氣冷卻器中水所帶走的熱風(fēng)的熱量。經(jīng)過分析和研究,造成技術(shù)供水系統(tǒng)壓力、流量偏小的原因主要是以下幾方面引起。

1) 技術(shù)供水泵取水口攔污柵因長(zhǎng)年浸泡在水中,已有不同程度的破損,造成渣子進(jìn)入技術(shù)供水泵、濾水器,沒能很好的起到攔污作用。

2) 原技術(shù)供水系統(tǒng)的濾水器選型已不符合實(shí)際情況,且原濾水器排污管道直徑過小和排污管道走向不合理,排污管道易堵塞。從而直接影響技術(shù)供水系統(tǒng)母管壓力。

3) 通過濾水器的小渣子,在機(jī)組冷卻器進(jìn)水端聚集、堵塞,造成通過空氣冷卻器的水流減小。

3 制定改造實(shí)施方案

通過對(duì)技術(shù)供水系統(tǒng)冷卻效果差的原因分析,根據(jù)分析結(jié)果及電站實(shí)際情況,從節(jié)省投資和達(dá)到預(yù)期目標(biāo)效果，制定出技術(shù)供水系統(tǒng)改造方案。本方案從取水口攔污柵、濾水器、冷卻器供水管路布置等三大方面進(jìn)行改造。

3.1 取水口濾網(wǎng)改造

修山電站的技術(shù)供水Ⅰ段取水口位于機(jī)組進(jìn)水口攔污柵處,技術(shù)供水Ⅱ段取水口位于3#機(jī)組進(jìn)水口攔污柵處,如在取水口管道口用鐵條焊接成1個(gè)濾網(wǎng)格。形成1個(gè)攔污網(wǎng),就能防止在取水過程中,有較大體積的渣子進(jìn)入技術(shù)供水系統(tǒng)。針對(duì)此問題,將取水口管道的攔污網(wǎng)全部改造成采用直徑Φ12的螺紋鋼焊接,每根螺紋鋼之間的間距為25 mm。在岸上用螺紋鋼將攔污網(wǎng)焊接,并對(duì)攔污網(wǎng)進(jìn)行噴鋅防腐。潛水員進(jìn)行水下氣割和焊接,更換原破損的攔污網(wǎng)(見圖3)。這樣直徑大于25 mm的渣屑將不能進(jìn)入技術(shù)供水系統(tǒng)管道,從源頭上解決了較大的渣子進(jìn)入管路的可能性。

圖3 水下焊接好的攔污濾網(wǎng)

3.2 濾水器及排污管道改造

3.2.1 濾水器改造

本次濾水器改造，采用四川自貢川濾公司生產(chǎn)廠的ZLSG-BG型定位復(fù)合排污全自動(dòng)濾水器。濾水器采用下進(jìn)水上出水結(jié)構(gòu),罐體上部設(shè)置了用于容納漂浮物的納污室,罐體下部設(shè)置了沉積物排污口,當(dāng)含有大量泥沙和漂浮物的水由進(jìn)水口進(jìn)入過濾筒,泥沙及沉積物在被攔截在過濾筒內(nèi),當(dāng)達(dá)到清污狀態(tài)時(shí),下排污閥打開,減速機(jī)啟動(dòng),主軸帶動(dòng)轉(zhuǎn)板和排污叉管旋轉(zhuǎn)并蓋住過濾部件中任一1個(gè)濾筒時(shí)停止旋轉(zhuǎn),在被蓋住的濾筒內(nèi)形成完全密封的腔體,該濾筒內(nèi)部壓力驟降,引導(dǎo)罐體濾筒外清水腔的清潔水從外至內(nèi)的對(duì)該濾筒進(jìn)行反沖洗,將存儲(chǔ)于該濾筒固態(tài)顆粒雜質(zhì)經(jīng)過濾筒、排污叉管、排污口排出濾水器(見圖4)。

圖4 下排污動(dòng)作時(shí)工作原理

比重小于水的漂浮物在過濾切向力和重力作用下,上浮至濾水器上部的漂浮物納污室,當(dāng)上排污閥開啟時(shí),在水流壓力的作用下,經(jīng)上排污孔排出(見圖5)。有效避免了漂浮物及沉積物因從單一排放孔排放造成污物卡阻纏繞設(shè)備的事故發(fā)生,抗堵塞能力極強(qiáng)。

圖5 上排污飄口動(dòng)作時(shí)工作原理

濾水器排污控制原理分為差壓排污和定時(shí)排污兩種模式

1) 差壓排污。當(dāng)過濾工作模式進(jìn)行一定時(shí)間后,濾水器內(nèi)部過濾部件中已存儲(chǔ)了一定量的顆粒雜質(zhì),并導(dǎo)致壓力變化,形成進(jìn)出口差壓。當(dāng)差壓達(dá)到動(dòng)作值時(shí),差壓開關(guān)輸出電信號(hào)至濾水器電控柜中的PLC來啟動(dòng)濾水器進(jìn)入排污過濾工作模式,電動(dòng)減速機(jī)和電動(dòng)排污球閥打開,在電動(dòng)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)下主軸開始帶動(dòng)轉(zhuǎn)板和排污叉管旋轉(zhuǎn),當(dāng)轉(zhuǎn)板密封面中心圓與過濾部件任一小濾筒中心圓重合時(shí),定位裝置發(fā)送信號(hào)至PLC,切斷電動(dòng)減速機(jī),主軸停止旋轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)板完全密封住同心的小濾筒進(jìn)水口,納污轉(zhuǎn)筒通流口完全實(shí)現(xiàn)與排污孔架通流口的密封對(duì)接,上述動(dòng)作到位后,PLC計(jì)時(shí)20～30 s,進(jìn)入定位反沖洗流程；20～30 s后解除該狀態(tài),重新啟動(dòng)電動(dòng)減速機(jī)帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn),當(dāng)達(dá)到上述條件后依次順時(shí)針進(jìn)行所有濾筒的定位排污直到上下罐體的差壓值恢復(fù)到正常水平為止,徹底切斷電動(dòng)減速機(jī)和電動(dòng)排污閥驅(qū)動(dòng)裝置供電,排污流程結(jié)束。

2) 定時(shí)排污。當(dāng)相關(guān)聯(lián)的水泵在運(yùn)行狀態(tài)時(shí),并且PLC上電后,開始計(jì)時(shí),計(jì)時(shí)時(shí)間根據(jù)用戶要求而定,當(dāng)達(dá)到計(jì)時(shí)值時(shí),PLC啟動(dòng)排污過濾工作模式,啟動(dòng)電動(dòng)減速機(jī)和電動(dòng)排污閥并進(jìn)行定位排污,當(dāng)濾水器內(nèi)所有濾筒均已經(jīng)過1次定位排污后,徹底切斷電動(dòng)減速機(jī)和電動(dòng)排污球閥驅(qū)動(dòng)裝置供電,排污流程結(jié)束。上下排污互鎖,運(yùn)行人員可根據(jù)工況合理調(diào)整上下排污的排污頻率。

3.2.2 濾水器排污管道的改造

在對(duì)濾水器排污管路檢查中發(fā)現(xiàn),原排污管內(nèi)被大量的渣滓等堵塞,經(jīng)過分析,是排污管道直徑過小和排污管道走向不合理所致(見圖6),中間有90°的彎,嚴(yán)重影響排污效果。通過與廠家人員的協(xié)商,將排污管道的直徑和走向都進(jìn)行了合理的改造設(shè)計(jì)。將原來直徑Φ40的管道更換成了直徑Φ80的管道；將排污管道中間90°的旋轉(zhuǎn)彎去掉,改成180°直接接法(見圖7),在布管上面盡可能的使排污管道更通暢。

圖6 改造前的濾水器排污管

圖7 改造后的濾水器排污管

3.3 冷卻器進(jìn)出水流向方式改造

修山電站技術(shù)供水系統(tǒng)改造前,機(jī)組冷卻器進(jìn)水、排水只能從冷卻器上端進(jìn),下端出,在此種水流單向流向運(yùn)行方式下,通過濾水器的小渣子,將在冷卻器進(jìn)水端聚集(見圖8)、由于渣子堵塞冷卻器進(jìn)水端,造成通過冷卻器的水流減少。經(jīng)過認(rèn)真分析,為解除渣子聚集堵塞的問題,在冷卻器進(jìn)水、排水管兩端增加管路和閥門,通過改變冷卻器[2]的水流流向,使冷卻器進(jìn)出水端互換,以達(dá)到將堵塞在冷卻器進(jìn)水端的渣子沖洗作用,從而有效解決渣子對(duì)冷卻器的影響。

冷卻器正常工作狀態(tài)運(yùn)行時(shí)閥門1S190/1、1S198/1處于開啟狀態(tài),閥門1S190/2、1S198/2處于關(guān)閉狀態(tài),冷卻水從冷卻器上端進(jìn),下端出；當(dāng)冷卻器上端由于渣子多,引起水流不暢時(shí),倒換水流流向,即倒換至反沖狀態(tài)運(yùn)行,此時(shí)閥門1S190/2、1S198/2處于開啟狀態(tài), 閥門1S190/1、1S198/1處于關(guān)閉狀態(tài),冷卻水從冷卻器下端進(jìn),上端出(見圖9)。通過兩種狀態(tài)的定期切換運(yùn)行,有效清洗封堵在冷卻器進(jìn)水端的渣子,保證通過冷卻器的水流大小,提高機(jī)組冷卻效果。

圖8 冷卻器進(jìn)水端聚集的渣子

圖9 冷卻器供水方式改造

4 結(jié)語

發(fā)電機(jī)冷卻供水系統(tǒng)是保證發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)繞組、鐵芯溫度控制在允許范圍內(nèi),如若發(fā)電機(jī)冷卻供水系統(tǒng)效果差,將直接影響到機(jī)組是否能高負(fù)荷運(yùn)行,通過此次改造,機(jī)組的溫度控制在可控范圍內(nèi),保證了機(jī)組在夏季能高負(fù)荷運(yùn)行,不但提高了公司的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,同時(shí)實(shí)現(xiàn)了發(fā)電效益的最大化。

[1] 鄧尚林.發(fā)電機(jī)空冷器的清洗及效果分析[J].發(fā)電設(shè)備,2004(2)：105-107.

[2] 張友元,韋秋來.發(fā)電機(jī)冷卻器進(jìn)水管法蘭的改進(jìn)[J].華中電力,1990(2)：82.

(本文責(zé)任編輯 王瑞蘭)

Reconstruction of Key Equipment for Technical Water Supply in the Repair of Xiushan Hydropower Station

XIE Zhongqing

(Guangdong No.2 Hydropower Engineering Bureau Co., Ltd．，Zengcheng 511340, China)

To solve the bad cooling effect of technical water supply system in Xiushan Hydropower Station in recent years, technological transformation have been implemented on technical water supply system water filter, water filter, air cooler these key equipments, so that the cooling effect of technical water supply system can be greatly improved to meet the normal and safe operation of the unit, which providing a powerful guarantee for the summer of abundant water period unit high load operation.

hydropower station; technical water supply system; sewage filter; water filter

2016-01-19;

2016-02-04

謝中慶(1982),男,工程師,從事水電站機(jī)電運(yùn)行管理工作。

TB742

B

1008-0112(2016)01-0052-04