高劍英　范雪凝

摘 要：由于長期以來漁子溪電站的供水系統(tǒng)運行不盡合理，造成的技術(shù)供水泵負擔過重，缺陷日益增多，威脅機組安全運行。同時，廠用電率居高不下，降低了電站運行的經(jīng)濟性。項目將對漁子溪電站4臺機組不同供水系統(tǒng)運行方式下的狀況進行試驗與數(shù)據(jù)分析，得到漁子溪電站以及類似電站的供水系統(tǒng)最優(yōu)運行方式，保證機組的安全穩(wěn)定運行，減少機組供水泵的缺陷發(fā)生率，改善機組水導軸承的冷卻效果，讓電站運行更經(jīng)濟。

關鍵詞：水電站 技術(shù)供水 優(yōu)化運行 頂蓋取水

中圖分類號：TV732 文獻標識碼：A 文章編號1674-098X（2015）11（b）-0005-03

1 技術(shù)供水系統(tǒng)現(xiàn)狀

1.1 技術(shù)供水系統(tǒng)的組成

漁子溪電站的技術(shù)供水系統(tǒng)分為：機組技術(shù)供水和主變技術(shù)供水。（1）機組技術(shù)供水系統(tǒng)。機組技術(shù)供水泵共有5臺，位于水輪機層，水源取自尾水調(diào)壓室，通過水泵加壓，經(jīng)機組冷卻后再排至尾水調(diào)壓室，為保證水質(zhì)清潔每臺機組技術(shù)供水泵設有一臺濾水器。（2）主變技術(shù)供水系統(tǒng)。主變技術(shù)供水泵向主變壓器冷卻器提供冷卻水，裝于廠房安裝間第二層，水源取至尾水調(diào)壓室，經(jīng)主變冷卻器后排至尾調(diào)。同時也可向消防水池及消防干管提供水源并保持消防干管水壓。（3）清水泵。清水泵水源取至地下水，供機組技術(shù)供水泵潤滑水和生活用水，電站全停水時可通過閥門切換向滲漏排水泵提供潤滑水及生活用水。

1.2 技術(shù)供水系統(tǒng)運行方式

兩臺主變壓器所需冷卻水由一臺主變供水泵供給，4臺發(fā)電機組的冷卻水分別由4臺技術(shù)供水泵供給，一臺機組對應一臺技術(shù)供水泵，同時4臺機組冷卻水相互聯(lián)通。若水壓不夠，則投入備用機組供水泵運行，仍然不夠，則投入頂蓋供水。

2 存在的問題及原因分析

2.1 技術(shù)供水泵故障頻發(fā)

機組供水泵的運行時間長，水泵運行可靠性降低，汛期機組供水泵運行30天小修一次，60天大修一次，水泵設備缺陷多，供水泵運行維護檢修成本增加，廠用電率居高不下。水泵進行停運消缺后，備用水泵數(shù)量不足，威脅機組安全運行。

2.2 技術(shù)供水占廠用電量的比重大

一臺機組供水泵實際運行狀態(tài)下一天要消耗1 027 kW·h，即使是枯期冷卻水水量需求最小時，技術(shù)供水系統(tǒng)所耗電量也占到廠用電量的1/3，汛期的時候5臺技術(shù)供水泵同時使用日耗電量達5 136 kW·h，更是占到廠用電量的70%。技術(shù)供水系統(tǒng)的大比重耗電量，不利于節(jié)能發(fā)展，很大程度上影響電站的經(jīng)濟運行。

2.3 機組技術(shù)供水泵取水口易于阻塞

5臺機組技術(shù)供水泵的取水口位于尾水調(diào)壓室，由于水泵取水口安裝位置在大尾水和機組尾水的交匯口，易被水中的漂浮物和垃圾堵塞，特別是汛期，堵塞可能性最大。一旦取水口堵塞，供水量不足，將嚴重影響機組運行溫度，威脅安全穩(wěn)定運行。

2.4 水導軸承冷卻效果不佳

在汛期長期滿負荷運行時，冷卻水由機組技術(shù)供水泵提供，漁子溪電站4臺機組水導軸承運行溫度偏高，甚至有時可達報警溫度60℃，對機組的穩(wěn)定安全運行造成一定隱患。

2.5 尾水所取水水質(zhì)差

漁子溪電站的滲漏排水系統(tǒng)的水泵潤滑水，設計來源是主變技術(shù)供水泵所抽取的尾水。由于尾水水質(zhì)的原因，近年1#、2#滲漏排水泵的潤滑水給水電磁閥常被泥沙卡阻，不能正常動作。當集水井水位升高至起泵限值，而潤滑水電磁閥無法正常打開時，滲漏排水泵將無法運轉(zhuǎn)。特別是在大修期間或者汛期，當集水井水位上升很快時，潤滑水水質(zhì)問題是滲漏排水系統(tǒng)的一個很大安全隱患。

2.6 水輪機層噪音分貝升高

5臺機組技術(shù)供水泵裝設在漁子溪電站的水輪機層。水輪機層由于4臺機組水導軸的轉(zhuǎn)動，導致水輪機層的噪音大。在無機組供水泵運行時，水輪機層噪音為88dB。投入機組供水泵時，局部噪音可達92dB。

3 解決思路

（1）采用頂蓋供水為機組技術(shù)供水的主供水水源，將機組供水泵供水作為補充和備用水源，減少機組供水泵的運行時間，能有效減少技術(shù)供水泵故障頻發(fā)，節(jié)約技術(shù)供水系統(tǒng)耗電量，以及降低改善水輪機層噪音分貝等問題；（2）將機組、主變技術(shù)供水和生活供水三系統(tǒng)聯(lián)通運行，徹底放棄使用水泵的設備初衷；（3）將消防水系統(tǒng)與機組主變、生活供水三系統(tǒng)徹底隔離；保證消防水系統(tǒng)的可靠性。

4 研究過程與數(shù)據(jù)分析

4.1 機組技術(shù)供水系統(tǒng)研究

（1）研究目的。分別確定1臺、2臺、3臺、4臺機組不同負載下的技術(shù)供水最優(yōu)運行方式。

（2）研究方案。分別研究1臺、2臺、3臺、4臺機組不同負載運行時各種技術(shù)供水方式，綜合考慮對機組軸承溫度、廠用電量、水泵故障及缺陷發(fā)生情況、水泵維護檢修成本的影響。

（3）試驗數(shù)據(jù)與分析。①負荷0～40 MW時試驗（單機運行），當流量≤17.5 m3/s，閘前水位需要保持當前水位時，此時所帶負荷在0～40 MW之間，一臺機組運行是最經(jīng)濟的運行方式。通過對試驗過程和試驗數(shù)據(jù)的分析得知：單機運行時，機組開機前，需要靠技術(shù)供水泵維持開機水壓。開機后在不同負荷下，00～10 MW負荷機組總水壓的變化率是0.05 MPa/10 MW，10～40 MW負荷機組總水壓的變化率是0.01 MPa/10 MW，00～40 MW在臨近一臺機組供水泵2002閥全開、全關的情況下總水壓的變化率是0.10 MPa。運行機組總水壓都能保證相對穩(wěn)定。采用頂蓋供水時推力軸承溫度上升0.2℃～0.7℃，水導軸承溫度下降1.4℃～3.6℃，上導、下導軸承溫度基本無變化。由于采用頂蓋供水全面停運行水泵，所以0～40 MW單機運行時節(jié)約廠用電量約1 149.33 kW·h且完全無水泵維護費用。結(jié)論：一臺機單機運行時，一臺機頂蓋能滿足一臺機運行對水壓的要求，但為了機組的安全穩(wěn)定運行，采用頂蓋和水泵單混合供水。00～10 MW開啟3.5個2002閥調(diào)整水壓在0.28運行，10～40 MW開啟4.5個2002閥調(diào)整水壓在0.30～0.33 MPa之間運行，能滿足機組安全穩(wěn)定運行的需求。

②兩臺機運行時負荷40～80 MW時試驗，當流量在35～70 m3/s，閘前水位需要保持當前水位時，此時所帶負荷在40～80 MW之間，兩臺機組運行是最經(jīng)濟的運行方式。通過對試驗過程和試驗數(shù)據(jù)的分析得知：兩臺機組運行時，在不同負荷下，采用頂蓋取水方式并不會對耗水量產(chǎn)生影響；第二臺機組開機前，需要調(diào)整2002閥的開度來調(diào)整機組的水壓。第二臺機組開機后，40～80 W負荷狀態(tài)下，采用頂蓋取水供水，水壓都能保證機組供水系統(tǒng)的正常運行；采用頂蓋供水方式后，40～80 MW總水壓的變化率是0.01 MPa/10 MW，40～80 MW在臨近一臺機組供水泵2002閥全開、全關的情況下總水壓的變化率是0.05 MPa。運行機組總水壓都能保證相對穩(wěn)定。采用頂蓋供水時推力軸承溫度高上升0.1℃～1.2℃，水導軸承溫度下降3.3℃～4.0℃，上導、下導軸承溫度基本無變化。由于采用頂蓋供水全面停運行水泵，所以0～40 MW單機運行時節(jié)約廠用電量約3348.0 kW·h，且完全無水泵維護費用。結(jié)論：兩臺機組運行時投入兩臺機頂蓋供水，40～60 MW開啟2 2002閥調(diào)整水壓在0.32～0.34 MPa之間運行，70～80 MW開啟3個2002閥調(diào)整水壓在0.30～0.31 MPa之間運行，能滿足機組安全穩(wěn)定運行的需求。

③三臺機組運行時負荷80～120 MW時試驗，當流量在35～52.5 m3/s，閘前水位需要保持當前水位時，此時所帶負荷在80～120 MW之間，兩臺機組運行是最經(jīng)濟的運行方式。通過對試驗過程和試驗數(shù)據(jù)的分析得知：3臺機組運行時，在不同負荷下，采用頂蓋供水方式后，40～80 MW負荷機組總水壓的變化率是每0.01 MPa/10 MW，80～120 MW負荷機組總水壓的變化率是每0MPa/10 MW（在為只有兩臺機組投頂蓋供水），80～120 MW在臨近一臺機組供水泵2002閥全開、全關的情況下總水壓的變化是0～0.005。運行機組總水壓都能保證相對穩(wěn)定。采用頂蓋供水時推力軸承溫度高上升0.0℃～0.6℃，水導軸承溫度下降0.1℃～4.0℃，上導、下導軸承溫度基本無變化。由于采用頂蓋供水全面停運行水泵，所以0～40 MW單機運行時節(jié)約廠用電量約4597.3 kW·h，且完全無水泵維護費用。結(jié)論：在第3臺機組開機前運行時投入兩臺機組的頂蓋供水，關閉所有5個2002閥，調(diào)整水壓在0.33 MPa運行，第三臺機組開機后不投入頂蓋 供水，機組冷卻水壓維持在0.33 MPa運行。

④負荷120～160 MW時試驗，當流量在大于52.5 m/s時，閘前水位需要保持當前水位時，此時所帶負荷在120～160 MW之間，兩臺機組運行是最經(jīng)濟的運行方式。通過對試驗過程和試驗數(shù)據(jù)的分析得知：4臺機組運行時，采用頂蓋供水方式后，80～120 MW負荷機組總水壓的變化率是每0.01 MPa/10 MW（因為只有兩臺機組投頂蓋供水），120～160 MW負荷機組總水壓的變化率是每0 MPa/10 MW（在為只有兩臺機組投頂蓋供水）120～120 MW在臨近一臺機組供水泵2002閥全開、全關的情況下總水壓的變化是0～0.004，運行機組總水壓都能保證相對穩(wěn)定。采用頂蓋供水時推力軸承溫度高上升0.0℃～0.6℃，水導軸承溫度降3.0℃～4.0℃，上導、下導軸承溫度基本無變化。由于采用頂蓋供水全面停運行水泵，所以0～40 MW單機運行時節(jié)約廠用電量約5 746.6 kW·h，且完全無水泵維護費用。結(jié)論：第四臺機組開機前運行時投入第三臺機組的頂蓋供水，關閉4個2002閥，開啟1個2002閥，調(diào)整水壓在0.34 MPa運行，第四臺機組開機后不投入頂蓋 供水，機組冷卻水壓維持在0.34 MPa運行。

4.2 進一步優(yōu)化方案與試驗

機組供水泵的潤滑水系統(tǒng)、主變供水系統(tǒng)以及生活供水正常情況下是分開運行的，由于主變供水泵和清水泵長期運轉(zhuǎn)導致負載過大，故障和缺陷增多。對主變供水泵和清水泵除了水泵的輪換運行，還可以在確保安全運行的情況下，將主變供水系統(tǒng)與機組供水系統(tǒng)聯(lián)通，徹底不用供水泵而吸采用機組頂蓋取水供全廠的技術(shù)供水。下面即是對不同情況下系統(tǒng)連通安全性的試驗。

（1）主變與機組供水系統(tǒng)聯(lián)通試驗，該連通試驗是在4.1試驗優(yōu)化后的運行方式基礎下進行。試驗過程：打開2103主變供水與機組供水聯(lián)通閥，主變供水系統(tǒng)與機組供水系統(tǒng)聯(lián)通，此時，停運主變供水泵。漁子溪電站規(guī)程規(guī)定，1T、2T主變壓器冷卻水壓用控制在0.02～0.20 MPa之間。主變冷卻器水壓調(diào)節(jié)可以通過以下閥門調(diào)節(jié)：1號、2號主變冷卻器進出水閥2070、2078、2080、2088；主變冷卻水給水閥2067；主變冷卻水旁通給水閥2069。試驗過程中將2070、2078、2080、2088、2067閥門調(diào)節(jié)至適當位置后固定不動，僅通過2069閥調(diào)節(jié)主變冷卻器水壓。試驗數(shù)據(jù)分析：主變冷卻水旁通給水閥2069后端壓力只要不低于0.03 MPa，主變上層油溫將能正常維持在最優(yōu)范圍（45℃～55℃）內(nèi)運行。聯(lián)通運行后主變冷卻水水壓為0.16 MPa，此時機組冷卻水總管水壓下降0.02 MPa，以后機組冷卻水總管水壓每上升0.1 MPa，主變冷卻水水壓上升0.08 MPa.試驗結(jié)果：不管是單機運行還是兩臺及以上的機組運行水壓都能滿足主變供水系統(tǒng)的用水。另外在實際運行中如前面提到的為了保證機組供水的安全性加入了一臺機組供水泵運行。所有機組運行時，采用頂蓋取水將機組冷卻水與主變冷卻水系統(tǒng)聯(lián)通運行，水量足夠，水壓能在連通的情況下保持恒定。

（2）生活供水系統(tǒng)、主變及機組供水系統(tǒng)、機組技術(shù)供水系統(tǒng)三系統(tǒng)聯(lián)通試驗，該連通試驗是在4.1試驗優(yōu)化后的運行方式基礎下進行。試驗過程：打開2051、2103、2102將生活供水系統(tǒng)、主變供水系統(tǒng)與機組供水系統(tǒng)聯(lián)通，此時，停運主變供水泵、清水泵，試驗記錄數(shù)據(jù)。通過對試驗數(shù)據(jù)的分析：在主變供水與機組技術(shù)供水聯(lián)通的基礎上將生活供水相聯(lián)通，聯(lián)通后整個技術(shù)供水的水壓基本無影響，這是因為生活供水的用水是用在清潔池、廁所和機組供水泵和深井泵的潤滑水，這幾個地方的用水都很小。所以不管是單機運行還是兩臺及以上的機組運行水壓都能滿足三個系統(tǒng)的用水。試驗結(jié)論：只要有兩臺機組在運行時，采用頂蓋取水將機組冷卻水與主變冷卻水系統(tǒng)與生活供水系統(tǒng)三聯(lián)通運行，水量足夠，水壓能在連通的情況下保持恒定。

5 結(jié)語

供水系統(tǒng)運行方式的合理性與水電站運行的安全穩(wěn)定、經(jīng)濟效益息息相關。長期以來的漁子溪電站供水系統(tǒng)運行不盡合理，造成的技術(shù)供水泵負擔過重，缺陷日益增多，威脅機組安全運行。項目對漁子溪電站技術(shù)供水運行方式進行了一系列的優(yōu)化，得到以下成果。

（1）水導軸承瓦溫平均下降2.7℃～4.1℃；

（2）全部使用頂蓋取水，汛期每天節(jié)約廠用電5 126 kW·h，枯期每天節(jié)約廠用電3 977 kW·h；

（3）2011年、2012年、2013年三年的水泵維修費用總計219 480元，一年平均總計73 610；也就是說完全使用頂蓋供水，每年可以節(jié)約水泵維修費用73 610元；

（4）水泵的缺陷率降低為“0”；

（5）水質(zhì)變好；

（6）廠房各部噪音下降至88 dB，在允許范圍90 dB以下；

（7）運行人員變慣性思維為主動分析；

（8）大大減少了維修人員的工作量。

參考文獻

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