秘魯HUANZA水電站技術供水系統探析

王曉嘉

摘 要：水電站輔機系統對整個電站起到非常重要的作用，技術供水系統設計好壞會直接影響主機的運行情況。本文針對秘魯HUANZA水電站的技術供水系統設計選型，如何合理選擇適宜設計方案，并計算相關設備參數，最終選擇適宜設備型號等方面進行闡述。

關鍵詞：秘魯HUANZA水電站；技術供水；設計方案；設備選型

中圖分類號：TV735 文獻標識碼：A

1.工程項目概述

HUANZA水電項目位于秘魯境內，裝機容量為2× 47.88MW，水輪機型號為立式沖擊式機組，其中主廠房發電機層高程：EL：3357.20，大壩區高程：EL：4200，電站輔助系統包含油氣水等部分組成。

2.技術系統供水方案選定

通常技術供水方式有自流供水，水泵供水，混合供水，由于本電站機組類型為立式沖擊式機組，尾水渠水位較低，尾水水位達不到取水要求，導致冷卻水系統取水方式比較困難，不能采用從尾水渠取水供水方案，并且機組技術供水總用水量較大，因此在設計時根據電站具體情況充分考慮，并結合土建方面在廠房內配套壓力鋼管排水系統，壓力鋼管排水系統中配置消能閥及消能池，最終方案采用技術供水水池+水泵取水方案，具體在廠房配水環管層，兩臺機組中間位置底部開挖1個技術供水水池，單臺機組配套兩臺長軸深井泵設備方案，分別在兩臺機組尾水渠中間預留300×300開孔與消防水池連通，這樣可以保證在機組開機后，水源不斷流入冷卻水池，冷卻水池的容量考慮機組停機后30h用水量，為了補充技術供水水池的用水量，壓力鋼管的排水系統管道也引入冷卻水池，一旦技術供水水池水位降低至報警值后，水位傳感器發送信號給中控，然后開啟壓力鋼管的排水系統備用水源進行及時補充。

3.詳細機組技術供水參數信息

（1）上導及推力軸承用水量：50m3/h。（2）發電機空冷器用水量：280m3/h。（3）下導軸承用水量：20m3/h。（4）水輪機水導軸承：13.5m3/h。（5）水輪機主軸密封：1.5m3/h。（6）調速器冷卻器：4.5m3/h（業主技術要求中有特殊說明采用水冷式）。（7）技術供水壓力：0.2MPa～0.3MPa。

4.技術供水方案計算及設備選型

水輪發電機技術供水來自于冷卻水池，主要由長軸深井泵，自動反沖洗濾水器，閥門，管道及自動化原件等，其中冷卻水的主要供水對象：（a）上導軸承及推力軸承；（b）下導軸承；（c）發電機空冷器；（d）水導軸承；（f）水輪機主軸密封；（g）調速器冷卻器（業主技術文件有特殊要求）。

4.1 冷卻水泵設備選型如下：

4.1.1 冷卻水泵流量

計算公式：

實際流量計算

4.1.2 冷卻水泵揚程

當水泵從冷卻水池取水，排下游時

式中：HB-冷卻水泵所需揚程（m水柱）；▽L-最高的冷卻器（發電機上導）進水管口高程（m）；▽W-下游尾水位標高（m）；HL-冷卻器進口水壓（m水柱）；（以克服冷卻器內部壓降及排水管路的水力損失即可）；∑h1-水泵吸水管及管道的水力損失總和（m水柱）；V2/2g-排水管出口的流速水頭損失（m水柱）。

最終水泵型號規格選擇：長軸深井泵，型號為：350JC/K400-36，詳細信息見表1。

4.2 濾水器設備選型

濾水器主要作用是清除水中懸浮物的常用裝置，通常有固定式及回轉式，針對水潤滑導軸承和機組主軸密封用水對水質要求較高，需在管道上加裝濾水器，考慮此業主技術要求及自動化程度要求較高，故采用全自動反沖洗濾水器，結合技術供水方案及相關原理圖信息，技術供水系統共配置兩臺濾水器，互為備用模式進行操作，因此濾水器流量Q≥2QB=2×369.5=739m3/h，取管道流速為V=3m/s，計算得出濾水器通徑大約為：

（3）

所以選用DJ≤DS=300mm，詳細信息見表1所示的主要設備信息表。

4.3 閥門選擇

水系統所用的閥門有閘門、截止閥、止回閥等，閥門選擇及適用位置如下：（1）選用的閥門的公稱壓力，公稱直徑及使用范圍應和所有主管，支管管道系統相適應。（2）管道系統中的上導軸承及推力軸承，下導軸承，空冷器，水導軸承，主軸密封等支管及主管水泵出口位置，濾水器進出口位置均配置閘閥和截止閥。（3）在水泵出口處裝設止回閥。（4）在主管道位置還裝設壓力釋放閥，主要是為了防止管道阻塞，水泵繼續供水，導致整個管道系統壓力過大而增設的安全閥。（5）閥門壓力均可選用1.0MPa。

4.4 管道壓力及材質選擇

管道壓力根據技術供水水泵最大壓力0.36MPa進行配套選擇，管道公稱壓力可以選用0.6MPa，總管道通徑要求根據計算得出（選用V=3m/s）

發電機空冷器總管道通徑為DJ≤DS=200mm。

相應支管與水輪發電機軸承，主軸密封管道的通徑相配套。通常管徑為DN150及以內用水，煤氣鋼管，管徑超過150mm采用電焊鋼管和無縫鋼管。由于業主對管道材質有特殊要求，故按照業主的技術參數要求，配套不銹鋼材質鋼管，主管道DN300采用不銹鋼無縫鋼管。

4.5 主要設備信息表（表1）

5.技術供水系統描述

本電站技術供水水源取至地下技術供水水池，通過長軸深井泵進行供水，每臺機組配套兩臺深井泵（主要考慮單機用水量較大進行考慮）及1臺全自動反沖洗濾水器，技術供水水源過濾后，再由主管道分支供兩臺機組各軸承，空冷器，主軸密封用水，因技術供水好壞會直接影響機組瓦溫及機組經濟運行，故采用每臺機組備用1臺長軸深井泵，并在自動化程序設置為互為備用狀況，一旦主水泵出現問題，后臺監測到管道壓力下降，及時發出信號啟動備用水泵，為了防止管道系統及軸承內部泥沙堵塞情況，在技術供水主管道配置1臺壓力釋放閥，同時設置動作壓力值為0.5MPa，當管道壓力達到動作值時，啟動壓力釋放閥，并將動作報警信號傳輸至后臺中控，與此同時為了防止技術供水水源缺少而導致供水不足及水泵燒壞情況出現，其中在技術供水水池中設置水位傳感器，一旦監測到水位下降至安全限位時，發出報警，同時打開壓力鋼管消能閥進行補充水源，如果水位繼續下降至下限值，為了防止水泵及機組運行，發出報警信號至后臺，后臺中控接收報警信號，發出停機指令，以保證水泵及機組安全。

綜上所述，技術供水系統方式選定及水泵數量的選擇，應根據設備投資費用，運行電耗及水泵室土建投資最省以及水泵的運行管理方便為原則，進行技術經濟比較，擇優選定。

參考文獻

[1]胡山博.水電站技術供水系統設計探討[J].工業，2016（7）：232-232.