寧德市上白石水利樞紐工程有限公司 于艷冬

經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展離不開(kāi)能源的支持，而電力是日常生活使用最便利的二次能源。隨著環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)，水利發(fā)電因其成本低、清潔性好也受到越來(lái)越多的關(guān)注，近年來(lái)水力發(fā)電裝機(jī)量不斷增加。但在水電站的運(yùn)行中也普遍存在設(shè)備堵塞、運(yùn)行效率低等問(wèn)題，影響水力發(fā)電的運(yùn)行效益。技術(shù)供水濾水器設(shè)備堵塞就是典型問(wèn)題之一。在水電站機(jī)組運(yùn)行中，技術(shù)供水系統(tǒng)是重要的組成部分，也為維持發(fā)電機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。利用技術(shù)供水系統(tǒng)是能夠?qū)?rùn)滑水、冷卻水引入發(fā)電機(jī)組冷卻設(shè)備內(nèi)，降低機(jī)組溫度、保持良好的潤(rùn)滑狀態(tài)，從而維護(hù)機(jī)組的安全可靠運(yùn)行。

本文以王社二級(jí)水電站的運(yùn)行為例，分析介紹當(dāng)前水電站中存在的技術(shù)供水濾水器堵塞等問(wèn)題，重點(diǎn)分析當(dāng)前王社二級(jí)水電站技術(shù)供水濾水器存在的問(wèn)題及導(dǎo)致濾水器問(wèn)題的主要原因[1]，在此基礎(chǔ)上總結(jié)改造王社二級(jí)水電站技術(shù)供水濾水器設(shè)備的方案，解決濾水器堵塞問(wèn)題，提升技術(shù)供水設(shè)備的運(yùn)行性能，保障水電站的可靠運(yùn)行，同時(shí)也為后期更好的維護(hù)改造其他水電站的設(shè)備提供參考。希望通過(guò)本文的研究能夠形成對(duì)于水電站技術(shù)供水系統(tǒng)和濾水器設(shè)備的基本認(rèn)識(shí)，積累關(guān)于水電站技術(shù)供水濾水器改造的經(jīng)驗(yàn)，從而在后期更好的對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行改造。

1 王社二級(jí)水電站技術(shù)供水濾水器存在的問(wèn)題及原因分析

1.1 王社二級(jí)水電站概述

水電站是以水為主要?jiǎng)恿Φ陌l(fā)電設(shè)備，但是在水電站的運(yùn)行中也需要其他類(lèi)型的供水，比如生活供水、消防供水和技術(shù)供水等，這些供水的壓力、溫度、流量、質(zhì)量等都要滿(mǎn)足相應(yīng)的要求。比如技術(shù)供水是對(duì)水電機(jī)組設(shè)備進(jìn)行冷卻的主要介質(zhì)，會(huì)廣泛應(yīng)用于發(fā)電機(jī)中的空氣冷卻器、水輪機(jī)中的軸承冷卻器以及各種軸承冷卻器內(nèi)，直接關(guān)系到冷卻器的運(yùn)行及各類(lèi)軸承設(shè)備的降溫效果[2]。

柘榮縣王社二級(jí)水電站位于閩東賽江上游東溪（又稱(chēng)柘泰溪）干流上，是座單純的發(fā)電工程，為引水式電站。裝機(jī)容量2×9000千瓦，設(shè)計(jì)年發(fā)電量7880萬(wàn)千瓦時(shí)。王社二級(jí)水電站技術(shù)供水系統(tǒng)采用在壓力鋼管內(nèi)直接取水，技術(shù)供水為：兩臺(tái)機(jī)組分別在各自的壓力鋼管取水，由兩臺(tái)濾水器為電站水輪發(fā)電機(jī)組及其附屬設(shè)備提供冷卻供水。濾水器型號(hào)WRF-1510，工作壓力0.1～1.6MPa。當(dāng)前王社二級(jí)水電站技術(shù)供水濾水器及管路系統(tǒng)在設(shè)備可靠及設(shè)計(jì)上存在一定的不足，不能可靠地滿(mǎn)足電站生產(chǎn)的工作需要。對(duì)該設(shè)備的結(jié)構(gòu)及運(yùn)行狀況進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，介紹了對(duì)水系統(tǒng)及濾水器排污系統(tǒng)實(shí)際改造的措施和改造過(guò)程，為電站的技術(shù)供水提供了有力保障。

1.2 運(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題

垃圾泥沙無(wú)法排出。王社二級(jí)水電站于2005年投產(chǎn)以來(lái)，技術(shù)供水濾水器泥砂和大量垃圾無(wú)法排出。濾水器內(nèi)的漂浮物、沉積物，特別是塑料袋、草根等雜物不能有效清除。技術(shù)供水濾水器排污管由濾水器本體排污水管（型號(hào)為DN80的鋼管制作而成）連接埋在防洪墻內(nèi)的排污水管（型號(hào)為DN30的鋼管制作而成）而組成。污水及渣滓經(jīng)技術(shù)供水濾水器排污管流向尾水處排出。由于設(shè)計(jì)不合理，預(yù)埋在防洪墻內(nèi)的排污水管口徑太小，造成管道經(jīng)常堵塞，無(wú)法正常排污。但因其處于防洪墻內(nèi)部，位置特殊，無(wú)法進(jìn)行改造。導(dǎo)致濾水器的排污效果近乎為零，形同虛設(shè)。

濾筒與分水板之間存在較大間隙。王社二級(jí)電站兩臺(tái)機(jī)組的技術(shù)供水濾水器的濾筒與分水板之間都存在3cm 以上的間隙。由于間隙過(guò)大，經(jīng)常發(fā)生大量渣滓未經(jīng)濾筒過(guò)濾而直接從間隙處排出，進(jìn)入技術(shù)供水總管，造成冷卻設(shè)備管路堵塞嚴(yán)重，如果發(fā)生堵塞，因冷卻設(shè)備水管口徑小且大多處于機(jī)組內(nèi)部，處理起來(lái)難度很大并且效果很小），從而導(dǎo)致水輪機(jī)軸瓦和發(fā)電機(jī)定子線圈溫度升高，造成事故停機(jī)發(fā)生，嚴(yán)重影響水輪發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行。

濾水器運(yùn)行異常。技術(shù)供水對(duì)電站安全穩(wěn)定運(yùn)行非常重要，而電站現(xiàn)有的技術(shù)供水濾水器不能進(jìn)行正常、有效的排污工作，冷卻設(shè)備的經(jīng)常堵塞需要停機(jī)檢修等，影響電站的經(jīng)濟(jì)效益。

1.3 原因分析

王社二級(jí)水電站在交溪流域柘泰溪取水，上游有柘榮縣和泰順縣。汛期到來(lái)（交溪流域汛期為每年4月～10月）以后，汛期洪水不僅帶來(lái)了大量的枯枝與落葉，且常伴有大量的生活垃圾，這些渣滓途經(jīng)電站攔污柵后又順著隧洞進(jìn)入壓力鋼管，一路來(lái)到了機(jī)組濾水器處。大量的渣滓直接將電站技術(shù)供水濾水器堵塞，具體情況如圖1所示。

圖1 濾水器濾筒污物堵塞情況

電站技術(shù)供水濾水器設(shè)計(jì)過(guò)濾精度為3mm。但因設(shè)備的實(shí)際構(gòu)造遠(yuǎn)達(dá)不到設(shè)計(jì)精度而導(dǎo)致實(shí)際過(guò)濾精度低，兩臺(tái)濾水器都存在濾筒與分水板間隙均在3cm 以上，間隙過(guò)大。因?yàn)V水器存在缺陷造成大量漂浮物（塑料袋、雜草、樹(shù)葉等）未經(jīng)濾網(wǎng)過(guò)濾，渣滓進(jìn)入濾水器排污水管，造成濾水器排污水管堵塞。渣滓進(jìn)入技術(shù)供水總管供給冷卻設(shè)備，從而造成冷卻設(shè)備管路堵塞，如圖2所示為濾水器基本結(jié)構(gòu)。

圖2 濾水器結(jié)構(gòu)圖

1.4 通過(guò)改造性能的目標(biāo)

當(dāng)前王社二級(jí)水電站的技術(shù)供水取水水源中常含有生活垃圾、雜草、樹(shù)葉等，這些雜物的存在會(huì)堵塞濾水器設(shè)備。因此改造技術(shù)供水濾水器的首要目標(biāo)就是格擋雜物，防止這些污物進(jìn)入冷卻管道，比如增加格柵、沉淀池等有效措施，以保證生產(chǎn)運(yùn)行安全可靠[3]。完善污物清理流程，豐富檢修手段、簡(jiǎn)化維護(hù)檢修工序，從而更加方便快捷的清理污物，能夠在較大程度上減少停機(jī)時(shí)間，減輕設(shè)備維修造成的影響，增加水電站的發(fā)電量[4]。

2 技術(shù)改造方案

結(jié)合前文分析可知，當(dāng)前王社二級(jí)水電站運(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題主要與供水環(huán)境、濾水器設(shè)備使用維護(hù)有關(guān)，因此要重點(diǎn)改造水電站的濾水器排污管路和濾水系統(tǒng)，從而提升濾水效果，保障水電站的正常運(yùn)行。

2.1 濾水器排污管路進(jìn)行改造

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘查，距離濾水器排污水管20米處的廠外排水管（型號(hào)為DN100的鋼管制作而成）可以滿(mǎn)足濾水器的排污需求。將技術(shù)供水濾水器的排污水管改接到廠外排水管上，由于濾水器的排污水管口徑增大使得排污效果更好。

2.2 濾水器濾水方式的改造

在濾水器出口側(cè)增加一道濾網(wǎng)，即DN80管路上加設(shè)一個(gè)簡(jiǎn)易型濾水器（小濾水器），小濾水器使用大口徑鋼管制作而成，將大管底部密閉，頂部選用法蘭片焊接，使用相同的法蘭片制做小濾水器頂部蓋板，頂部蓋板法蘭片中空部分用同等厚度鐵板進(jìn)行密閉焊接。管中部?jī)蓚?cè)分別打孔（用于焊接到DN80管路上），完成小濾水器串聯(lián)到供水系統(tǒng)工作。小濾水器內(nèi)設(shè)置鐵板制作的過(guò)濾網(wǎng)，能有效的起到過(guò)濾渣滓的作用。

圖3 小濾水器（A）示意圖

小濾水器的清污方式為打開(kāi)頂部蓋板手動(dòng)清污，清理時(shí)因會(huì)停止技術(shù)供水的供給，需要停機(jī)處理。為消除這一缺陷，在供水管路中串入兩個(gè)并聯(lián)的小濾水器。需要排污時(shí)可以讓兩個(gè)小濾水器輪換工作。即：清理小濾水器（A）時(shí)、可以將技術(shù)供水切換為小濾水器（B）運(yùn)行，清理小濾水器（B）時(shí)、可以將技術(shù)供水切換為小濾水器（A）運(yùn)行，使清污不影響技術(shù)供水。

圖4 改造完成后小濾水器示意圖

3 改造效果及運(yùn)行建議

3.1 改造效果

水電站運(yùn)行設(shè)備的冷卻用水，如發(fā)電機(jī)的推力軸承、導(dǎo)軸承、空氣冷卻器等用水均來(lái)自于技術(shù)供水系統(tǒng)。通過(guò)上述改造，解決汛期濾水器頻繁堵塞現(xiàn)象，提高了機(jī)組冷卻水可靠供給，適應(yīng)和滿(mǎn)足了機(jī)組各軸承對(duì)水質(zhì)的要求，特別是在汛期，入庫(kù)流量大、水質(zhì)差，機(jī)組滿(mǎn)負(fù)荷、長(zhǎng)周期運(yùn)行，為機(jī)組經(jīng)濟(jì)可靠運(yùn)行和安全發(fā)供電提供有力保障。

通過(guò)與濾水器改造之前比較，改造后其性能較高，未出現(xiàn)過(guò)明顯的缺陷。在經(jīng)濟(jì)效益上，該改造方案費(fèi)用低、易于實(shí)施，王社二級(jí)水電站今年以來(lái)汛期期間未發(fā)生因?yàn)槔鋮s水器受污物堵塞造成停機(jī)情況發(fā)生，與往年對(duì)比1號(hào)機(jī)組因?yàn)榍謇砝鋮s水系統(tǒng)的減少停機(jī)時(shí)間2200分鐘，2號(hào)機(jī)組因?yàn)榍謇砝鋮s水系統(tǒng)的減少停機(jī)時(shí)間2900分鐘?？晒?jié)省由于清理機(jī)組冷卻水系統(tǒng)造成的電量損失。根據(jù)計(jì)算可得，可提高發(fā)電量約85小時(shí)×8400千瓦=714000千瓦時(shí)（每臺(tái)機(jī)組以8400千瓦計(jì)算），增加效益714000千瓦時(shí)×0.30元/千瓦（平均電價(jià)）=21.42萬(wàn)元。

3.2 運(yùn)行建議

在日常巡檢水電站運(yùn)行設(shè)備中，需要重點(diǎn)檢查技術(shù)供水系統(tǒng)中濾水器設(shè)備的壓力、流量，確保出口位置的壓力值和流量值處于正常狀態(tài)。同時(shí)要檢查確認(rèn)供水用戶(hù)的進(jìn)出口位置保持正常流量。另外要檢查電磁流量計(jì)、軸瓦溫度、進(jìn)出風(fēng)溫度和油溫度等，確保相關(guān)數(shù)值未出現(xiàn)異常[5]；檢查供水系統(tǒng)中濾水器設(shè)備的上下腔之間的壓差，如果壓差超過(guò)0.04MPa 時(shí)要及時(shí)報(bào)警處理。

檢查控制箱上監(jiān)測(cè)指數(shù)的指示情況，確保供水系統(tǒng)中的濾水器能夠達(dá)到排污閥全部關(guān)閉開(kāi)啟的狀態(tài)。而且要確保未出現(xiàn)報(bào)警信號(hào)，備用系統(tǒng)也處于正常運(yùn)行狀態(tài)；檢查啟動(dòng)柜內(nèi)的溫度，確保溫度、風(fēng)機(jī)、軟啟都處于正常運(yùn)行狀態(tài)；檢查閥門(mén)、管路等不存在漏水、滴水、冒水等問(wèn)題；檢查確認(rèn)水泵正常，排查水泵運(yùn)行中存在的噪音、異常振動(dòng)問(wèn)題。

綜上，通過(guò)本文的分析可知，技術(shù)供水在水電站的運(yùn)行中具有重要的作用，如果技術(shù)供水出現(xiàn)異常就會(huì)直接影響到水電站機(jī)組設(shè)備的降溫和機(jī)組的運(yùn)行。本文提出的針對(duì)王社二級(jí)水電站的改造方案能夠有效改造王社二級(jí)水電站技術(shù)供水存在的問(wèn)題，從而改善了該水電站的運(yùn)行狀態(tài)，降低了故障停機(jī)時(shí)間，也增加了水電站的運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)和效益。

未來(lái)隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，水電機(jī)組的規(guī)模將進(jìn)一步擴(kuò)大，對(duì)于機(jī)組運(yùn)行的要求也會(huì)更加嚴(yán)格，技術(shù)供水系統(tǒng)等輔助系統(tǒng)的運(yùn)行也會(huì)遇到更多更復(fù)雜的問(wèn)題，這就需要不斷加強(qiáng)對(duì)于技術(shù)供水系統(tǒng)的研究，制定更加合理的維護(hù)改造方案，更好的保證技術(shù)供水等輔助系統(tǒng)的運(yùn)行，保證水電機(jī)組的高效平穩(wěn)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)良好的發(fā)電效益。