四級電站技術供水運行方式探討

李琳倉

(華電云南以禮河發電廠四級電站,云南曲靖 654207)

0 引言

華電云南以禮河發電廠四級電站系引水式高水頭電站,引水隧洞長度為2350m,設計水頭為589 m;最大水頭為628.2m,最小水頭為602.0m。裝有4臺沖擊式橫軸水輪發電機組,裝機容量為144MW(4×36MW),設計多年平均年發電量為7.19億kW·h,裝機容量占全廠的44.94%。電站自1970年入網發電以來,技術供水情況極不理想,主要存在供水管道結垢多、過濾系統常堵塞、水泵底閥進氣、水壓偏低等缺點,給機組正常運行帶來嚴重的安全隱患。

1 技術供水現狀

由于該電站新增2臺3MW機組,而新增機組發電機空氣冷卻水引自原來的冷卻水系統,在冷卻水系統容量沒有增加的情況下,造成運行上的一些困難。該電站的技術供水設計為:水泵供水為主,水源取自發電機尾水渠道,通過管子回流至冷卻水池。該水系統主要用于技術供水,生活用水專門另設引水水源和水管。機組冷卻水采用環管運行,發電機冷卻方式為密閉循環空冷。自2001年以來,由于系統容量增大,四級電站地位退居其次,從而機組經常全停,運行方式發生很大的變化。四級電站機組技術供水主要供給機組空氣冷卻器用及軸承潤滑油箱冷卻器用[1]。

1.1 機組供水系統的組成

機組供水系統由3個供水設備和4個主要用戶組成。其中3個供水設備是機組#1、#2及備用(#3)離心式清水泵;而4個主要用戶分別是#1～#4發電機,主要是供給機組空氣冷卻器及軸承潤滑油箱冷卻器用。

1.2 機組供水泵的技術參數

#1及備用(#3)離心式清水泵的技術參數為:型號,8BA-12A;流量,250m3/h;轉速,1450r/min;效率,81.3%;揚程,24m;允許吸上真空高度,6.1m;軸功率,20.1kW;質量,191kg。

#2離心式清水泵的技術參數為:型號,IS150-125-315;流量,200m3/h;轉速,1450r/min;揚程,32m;軸功率,30kW;質量,140kg。

1.3 機組供水系統的運行方式

一般情況下,#1、#2機組供水泵運行,#3供水泵處于備用狀態。供水方式采用環形網管供水。其中,#1機組供水泵根據#1或#2機組的啟、停機命令而啟、停;#2供水泵根據#3或#4機組的啟、停機命令而啟、停;備用供水泵是由供水母管上的用水壓力高低控制而啟、停。

1.4 技術供水系統

3個冷卻水池,#1、#2機組供水泵用1個水池,機組備用泵與主變壓器備用泵用1個水池,主變壓器#1、#2冷卻水泵用1個水池,水池水源均用水管取自尾水渠道,由1道攔污柵進行簡單攔污后,靠落差回流進冷卻水池。華電云南以禮河四級電站技術供水示意圖如圖1所示。

2 存在的主要問題及原因分析

2.1 水質不理想

電站施工時,未對不符合要求的水質采取有效的處理措施。電站投產時,從發電機尾水取水進冷卻水池,然后用水泵進行抽水供給,只在尾水采聚處用濾網進行簡單攔污后就直接進入冷卻水池。所以,運行多年后發現水泵濾清器被雜物、碎木、小石、貝殼等堵塞,不能確保技術供水的正常供應,造成冷卻機組軸承油溫升高,存在潛在的安全隱患[2]。

圖1 華電云南以禮河四級電站技術供水示意圖

2.2 主變壓器無備用技術供水

雖然尾水能保證機組供水系統持續供水,但卻不能提供備用水源,為主變壓器冷卻水提供保障。因為在系統大容量發展的情況下,該站機組經常全停,運行方式完全改變。機組全停時,靠尾水取水來冷卻的主變壓器冷卻用水遭遇到了嚴峻的考驗,溫度經常上升發信,只能采取開機取冷卻水降溫后再停機的措施。

2.3 機組全停導致底閥進氣

機組全停后,技術供水泵隨著停機令的發出而自動停運。機組開機時,由于尾水渠道水流不能貯存,導致尾水倒回冷卻水池需要很長時間,但機組開機即啟動冷卻水泵,從而引起管道進氣,不能正常提供冷卻水及保證正常水壓。

2.4 供水系統容量不夠

該站新增2臺3MW機組,而新增機組發電機空氣冷卻水引自原來的冷卻水系統,在冷卻水系統容量沒有增加的情況下,造成運行上的困難。

3 解決思路

3.1 采用3500聯通閥,主變壓器冷卻水供給機組

主變壓器冷卻水系統與機組冷卻水系統之間用3500聯通閥聯接,平時處于關閉位,當機組冷卻水系統水壓不正常時,可打開3500閥進行調節。多年運行經驗表明,由于主變壓器冷卻水系統對水壓有嚴格要求,所以,當機組事故停機時,機組冷卻水電動閥門自動關閉,造成母管上壓力大增,不能保障主變壓器冷卻用水的正常水壓,過高的水壓將對主變壓器的冷卻器造成危害。所以,不能經常采用此方法[2]。

3.2 清理雜物,排除堵塞,反沖濾清器

豐水季節時,由于泥沙、污物、貝殼等堵塞供水泵濾清器,引起供水水壓低。建議定期清掃水泵濾清器網、清掃軸承潤滑油冷卻器、清理尾水取水口處雜物、打撈冷卻水池內的飄浮物,在冷卻水泵效率降低時,打開排污閥,及時反沖濾清器。運行實踐表明,采取以上措施后,對保證冷卻水壓供給有一定的緩解。

3.3 增加時間繼電器

在機組全停時,由于尾水閘門的泄漏,加上主變壓器冷卻用水,冷卻水池內的水很快用完,所以,主變壓器的強迫油循環冷卻用水中斷。機組再次開機時,由于尾水回流進冷卻水池要靠落差自然回流,所以需要10多min的時間,這時,由于冷卻水池內水位太低,會造成冷卻供水泵底閥進氣,導致供水泵真空破壞而無法正常供給機組冷卻水。所以,需要人為排氣抽真空,水泵才能正常工作,造成冷卻給水延時,相應也增加了工作量。解決思路是:在冷卻水泵啟動回路中增加1個時間繼電器,機組啟動命令發出時即啟動時間繼電器,時間繼電器的時間應根據實際水流倒回冷卻水池的最低水位來決定。這樣,就能很好地解決冷卻水泵底閥進氣問題。

3.4 增加2道攔污網

由于泥沙堵塞,機組空氣冷卻器溫度異常升高后,需要經常進行正反供水的倒換。泥沙質量濃度高于800mg/L,泥沙粒徑≥0.1mm時,建議在尾水取水口處增加2道攔污網,保證水質含沙量減少[2]。

3.5 將供水泵改為變頻恒壓供水泵

新增2臺機組的空氣冷卻器用水量較大,原來的冷卻容量不能滿足6臺機組全部開機的運行需求,經常造成軸溫升高或風溫升高,給運行維護帶來很大的麻煩。因此,必須改造管道或更換高效率的冷卻水泵。現在電站普遍采取的做法為一次性投資,將供水泵改為變頻恒壓供水泵,在機組運行臺數變化時,相應提供穩定的機組技術供水水壓,從而保證機組水壓的正常供給。

3.6 為主變壓器冷卻器提供備用水源

因為電站采用中間水池,主變壓器冷卻用水在機組全停后無備用水源,建議從生活泉水管上引水。由于四級電站年平均溫度在27℃左右,夏季室外溫度更是達40℃以上,因此,很有必要為主變壓器冷卻器提供備用水源。電站生活泉水水質較好,常年流量較為穩定,采用此法,將極大地節省廠用電電量,但豐水季節供水管道容易被泥石流沖斷。也可考慮從高壓鋼管減壓取水[2]。

4 結論

冷卻水系統技術供水是否合理,直接影響到機組安全運行和電站的經濟效益。現四級電站的技術供水不僅無法滿足機組安全運行的需要,而且隱藏極大的安全隱患。從水電站技術供水系統的安全性、可靠性和經濟效益來說,改裝供水泵為變頻恒壓供水泵是首選方案,可滿足機組安全、經濟和穩定運行的要求。

[1]陳存祖,呂鴻年.水力機組輔助設備[M].北京:水利水電出版社,2003.

[2]DL/T5066—1996,水力發電廠水力機械輔助設備系統設計技術規定[S].