越南松邦4水電站水力機械輔助系統設計及調試

胡雄峰，鄭應霞，嚴 麗(中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司，杭州 310014)

1 電站概況

1.1 電站基本參數

越南松邦4水電站位于越南與老撾的邊界處，建造于越南廣南省Bung河上，工程距離峴港約110 km，為亞洲發展銀行貸款項目。電站水頭范圍95.5～125 m，裝機容量2×78 MW，保證出力35.93 MW，多年平均發電量586.25×106kWh。電站主要樞紐建筑物包括大壩、進水口、引水隧洞、調壓井、右岸岸邊式半地下廠房、開關站，主廠房內裝有2臺混流式水輪發電機組，機組額定轉速為250 r/min，額定流量為81.07 m3/s，機組具備調相功能。

1.2 項目主要參建方

項目業主方為越南電力公司松邦4項目管理局，監理單位為英國Mott Macdonald咨詢公司，土建承包商為中國電建集團水電八局有限公司，機電設備EPC承包商(含設計、采購、運輸、施工及調試等工作)為中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司與阿爾斯通水電中國組成的聯營體。

2 水機輔助系統設計

越南水電站在油、氣、水、消防等水力機械輔機設計上和中國規范要求基本一致，但也有自己的特點和偏好[1]，以下主要介紹本電站與國內常規設計有差異的地方。

2.1 橋式起重機

電站主廠房內裝有一臺QD 200/30/10 t-18.5 m的橋機，主鉤及副鉤額定起重量分別為200和30 t，電動葫蘆起重量為10 t，橋機跨度為18.5 m，整機工作級別為A3，主鉤起升速度為0.11～1.1 m/min，副鉤起升速度為0.8～8 m/min。

根據合同要求，電站橋機荷載試驗方法采用液壓拉升器法，主要設備包括試驗地錨、液壓拉升器、地錨與液壓拉升器的連接件、液壓拉升器與吊鉤的連接件等。圖1為越南松邦4水電站主起升機構試驗方案簡圖。

圖1 起升機構試驗方案圖Fig.1 Diagram of crane loading test

本電站橋機于2013年11月4日順利通過越南當地第三方檢測機構的檢測，并獲得該機構頒發的特種設備使用證書。

2.2 廠內設備倒運系統

本電站為半地下式廠房，未設置進廠交通廊道，其設備倒運主要依靠廠內設備倒運系統實現。該系統充分利用電站已有的起重機設備，僅需設置軌道小車、軌道及導向輪裝置等設備，從而省去了整條對外交通洞，節省了電站投資、工期及投產后的維護工作量[2]，其基本工作原理圖如圖2所示。

圖2 廠內設備倒運系統圖Fig.2 Diagram of equipment transportation

機電設備運至尾水平臺后，由尾水門機的吊鉤吊運至下游副廠房地面上的軌道小車上，軌道小車的一端固定鋼絲繩，鋼絲繩另一端繞過位于安裝場地面的導向輪裝置，再連接到主機間頂部橋式起重機吊鉤上。最后，橋式起重機的吊鉤以慢速往上拉鋼絲繩，將軌道小車及機電設備拉入到橋式起重機的起吊運行范圍以內，完成機電設備由廠外運輸至廠內的工作。

機電設備若需檢修或更換需運出至廠外時，與上述過程類似，此處不再贅述。

2.3 機電設備消防系統

松邦4水電站機電設備消防系統包括廠內消防栓消防、發電機水噴霧消防及主變水噴霧消防系統。該系統與國內水電站傳統設計相比有以下區別。

2.3.1消防水源

國內水電站消防水源一般取水庫前或尾水，而本電站的消防水源取自引水調壓井，經濾水器過濾及減壓閥減壓后供給各用戶。這種取水方式有以下優點。

(1)方便檢修。消防水源取自調壓井，可在關閉檢修閘門及放空引水鋼管后，對調壓井內消防取水口進行檢修。

(2)節省投資。若從水庫取水，則取水管要沿著引水鋼管一直埋設至廠房內；若從調壓井取水，則取水管只需從調壓井埋設至廠房內，節省了從水庫到調壓井的一段鋼管。

(3)水質優良。調壓井本身有個沉積效果，因而其水源水質更好。

2.3.2噴霧強度

根據越南國內規范《自動噴水滅火系統設計和安裝要求》(TCVN 7336-2003)相關要求，噴射到主變壓器本體表面的水霧強度不小于18 L/(min·m2)，小于國內消防規范要求的強度20 L/(min·m2)；另外，越南消防規范未對變壓器周圍的集油坑水霧強度做明確規定，在具體設計過程中，可以參考國內規范中規定的6 L/(min·m2)進行計算。

2.4 中壓壓縮空氣系統

中壓氣系統的供氣對象，主要是水輪機調速器油壓裝置用氣及機組調相壓水用氣。設置了兩臺2-HP15-70型空氣壓縮機，排氣量為1.64 m3/min，最大排氣壓力為7.0 MPa，電動機功率為22 kW；一只1.5 m3，7.0 MPa調速器油壓裝置補氣儲氣罐及1只1.5 m3，7.0 MPa調相壓水儲氣罐。

機組在調相壓水時，調相壓水儲氣罐內的空氣量急劇減少，罐內空氣膨脹，罐內空氣溫度迅速下降。因此，在選擇調相壓水氣罐的材質時，需要考慮調相壓水時引起的溫降。經計算，本電站的調相壓水氣罐材質最終選擇為16MnDR，即低溫壓力容器鋼，其設計溫度范圍為-30～150 ℃。

2.5 含油污水排水系統

越南對環保十分重視，各電站滲漏排水系統均設置專門的含油污水處理系統，電站含油污水必須經過處理后才能排放到下游河道。

電站內的含油污水主要包括發電機消防水、頂蓋緊急排水泵排水、機坑自流排水、空壓機室地面排水、主變油坑含油污水等，上述排水匯集到廠內含油污水集水井，由含油污水排水自吸泵排至廠外的含油污水處理裝置，經過處理后排至尾水河道。在設計含油污水處理裝置時，需要注意其處理精度應滿足越南當地環保標準的相關要求。

2.6 其他水機輔助系統

其他水機輔助系統與國內電站設計基本相似，具體如下。

(1)技術供水系統。電站技術供水系統采用水泵單元供水方式，水源取自尾水經技術供水泵加壓、全自動濾水器過濾后供給機組技術供水用戶。每臺機組設置2臺臥式離心泵，1主1備，離心泵流量為196～280～336 m3/h，揚程為48～44～34 m。每臺機組設2臺全自動濾水器，1主1備，額定流量為339 m3/h，過濾精度為2.0 mm。由于越南河流普遍泥沙含量較高，為了減少管路中泥沙淤積，冷卻供水設計為雙向供水方式，并選用較大的管內設計流速。

主軸密封設有兩路水源：主用水源取自機組技術供水總管，經水力旋流器過濾后供給；備用水源取自上游調壓井內減壓后的消防水管，主軸密封供水豎直管路上(水流方向從下往上)安裝有插入式電磁流量計及流量開關。

(2)機組檢修排水系統。本電站機組檢修排水采用間接排水方式。在每臺機的蝶閥前壓力鋼管底部設1只DN200閘閥、蝶閥后蝸殼進口底部設1只DN100 mm閘閥，與尾水管相連；在每臺機組尾水管底部，設1只DN300 mm的盤型閥，與集水井相連。機組檢修排水采用2臺深井泵，深井泵流量為110～130～150 m3/h，揚程為27～24～20 m，由于集水井深度較淺，深井泵吸水管較短，故選用了自潤滑軸承的深井泵，省去了深井泵潤滑水管路及閥門。

(3)廠房滲漏排水系統。廠房滲漏排水系統，主要用于排除廠房內水工建筑物各部位的滲漏水、機組滲漏水(不包括發電機消防水、頂蓋緊急排水泵排水、機坑自流排水、空壓機室地面排水)以及其他臨時排水等。滲漏集水井內設2臺潛水排污泵，1主1備，水泵流量為65～80～120 m3/h，揚程為45～40～35 m。

3 輔助系統調試

在機組調試過程中，輔助系統中部分設備及管路出現了一些問題。

3.1 調相壓水供氣管內部異響

1號機組在空載調試狀態時，調相壓水系統中的調相壓水進氣管發出連續且刺耳的異響及振動情況；但當機組并網帶負荷后，無論所帶負荷大小，調相壓水進水管均沒出現上述現象。

經分析，上述現象發生的主要原因是：機組空載或空轉狀態下時，尾水椎管有脫流現象，而調相壓水氣管則是直接連到尾水椎管處的，該管路所發出的異響聲為氣體潰滅時對管路產生的振動；當機組帶負荷后，尾水椎管不再出現脫流現象，因此管路異響現象消失。

3.2 技術供水排水管異響

1號、2號機組的技術供水總管安裝了旋啟式止回閥，該閥門在技術供水系統運行過程中，反復發出類似雜物沖擊閥瓣的異響，但拆開止回閥頂部閥蓋后，并沒發現任何異物。后根據閥門廠家的建議，將旋啟式止回閥更換為靜音式止回閥，效果良好，再也沒出現止回閥異響的現象。

3.3 主軸密封供水管路斷流

1號、2號機組的機組試運行期間，多次發生因插入式電磁流量計低流量報警引起事故跳機的情況，為了查找并確認機組事故停機的原因，項目專業設計人員單獨采購了一套便攜外貼式超聲波流量計，對主軸密封水流量進行現地實測，作為插入式電磁流量計測量結果的對照。通過對比分析兩種不同類型流量計的測量結果，結合國內其他電站的實際經驗，確定了機組事故停機的原因為電磁流量計所發出的主軸密封“中斷”假信號。考慮電磁流量計是一種對使用環境要求很高的自動化儀表，而水電站則具有電磁干擾較強、設備及管路均有震動、底層環境較為潮濕等特點，其環境較為惡劣。因此，在明確了主軸密封水“中斷”事故停機的原因后，對主軸密封供水系統制定并實施了以下改造：

(1)在主軸密封供水管上增設管道式擋板流量開關作為主軸密封水中斷的判定條件，原插入式電磁流量計的測量結果僅作為流量顯示用途；

(2)更改機組保護程序中主軸密封水中斷事故停機的判斷條件，即當擋板式流量開關發出過低信號以及壓力開關發出壓力過低信號時，機組保護系統才能認定主軸密封水中斷，經延時15 s后啟動事故停機流程。

4 結 語

本電站屬于中小型水電站，安裝常規的立軸混流式水輪發電機組，水力機械設計原則與國內電站基本相同，但也有一定的特點。橋機荷載試驗采用了液壓測力器試驗法，該方法與傳統的試塊法相比成本更低、操作更簡單；廠內設備倒運系統充分利用了已有設備，節省了大量土建投資；消防系統水源取自引水調壓井，方便檢修，水質優良；含油污水系統的污水單獨排放，并進行了油水分離處理，避免油排入河道污染環境。

2014年10月，電站兩臺機組均投產發電。雖然機組試運行時間發生了主軸密封水斷流停機事故，但該問題已順利解決。從現場投運情況看運行基本良好，機組運行穩定，各水力機械輔助系統均運行正常。越南松邦4水電站機組的成功投產發電，為今后東南亞類似電站機電成套項目的競標及后續電站輔助系統的設計、調試積累了經驗。

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[1] 張 輝，王 騃. 越南水電站水力機械輔機設計特點[J].云南水力發電，2008,24(6):72-77.

[2] 中國電建集團華電勘測設計研究院有限公司. 一種半地下式廠房的設備運輸裝置[P]. 中國專利：ZL 2014 2 0343657.3，2014-11-12.