朱雪峰

（黃河上游水電開發(fā)公司隴電分公司八盤峽水電站維護(hù)部，蘭州 730094）

八盤峽水電站機(jī)組技術(shù)系統(tǒng)改造的技術(shù)總結(jié)報(bào)告

朱雪峰

（黃河上游水電開發(fā)公司隴電分公司八盤峽水電站維護(hù)部，蘭州 730094）

自建站以來，八盤峽電站汛期發(fā)電機(jī)組技術(shù)供水系統(tǒng)一直是影響八盤峽水電站機(jī)組安全運(yùn)行的主要因素，為提高汛期機(jī)組技術(shù)供水的可靠性，使其在汛期不受泥沙等雜物的影響，提高機(jī)組運(yùn)行安全可靠性，我們對四川大學(xué)高新技術(shù)研究中心設(shè)計(jì)的電站閉式循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行了認(rèn)真考察和評估，根據(jù)我廠實(shí)際情況，認(rèn)為這套系統(tǒng)適合我站情況，有必要實(shí)施及對現(xiàn)有技術(shù)供水系統(tǒng)進(jìn)行改造。

八盤峽汛期機(jī)組技術(shù)供水系統(tǒng)；安全運(yùn)行的主要因素；有必要實(shí)施進(jìn)行改造

1 工程概況

八盤峽水電站位于甘肅省蘭州市以西50km黃河干流上，電站總裝機(jī)容易180 MW，其中1#、2#為國產(chǎn)機(jī)組（哈爾濱電機(jī)廠制造，2臺×36MW）；3#、4#、5#為進(jìn)口機(jī)組（瑞典ΑSEΑ公司制造，3臺×36MW）。機(jī)組基本資料及有關(guān)參數(shù)如下：

（1）電站最大水頭19.6m、最小水頭11.6m、設(shè)計(jì)水頭18m；

（2）下游正常尾水位1560.30m、最低尾水位1558.35m、機(jī)組安裝高程為1552.00m；

（3）電站多年平均氣溫9.7℃，極端最高氣溫43.0℃，極端最低氣溫-20.3℃，月平均最高氣溫22.6℃，最低氣溫度5.4℃。

（4）電站多年平均水溫11.20℃、最高水溫25.2℃；

（5）河流多年平均含沙量35kg/m3、實(shí)測量大含沙量306kg/m3、汛期平均含沙量4.55kg/m3；

（6）五臺機(jī)組冷卻水總計(jì)1129.3m3/h。詳情如表1。

表1 八盤峽水電站機(jī)組技術(shù)供水統(tǒng)計(jì)表

1.1 電站原有供水方式及存在的問題

電站原設(shè)計(jì)有兩種技術(shù)供水方式：沉淀池供水和壩前（或蝸殼）供水。

（1）汛期機(jī)組技術(shù)供水方式為沉淀池供水方式，即從壩前工業(yè)取水口取水，由供水泵抽至沉淀池（沉淀池產(chǎn)水量1200 m3/h），經(jīng)沉淀池沉淀后自流分配給各臺機(jī)組；

（2）非汛期機(jī)組技術(shù)供水方式為壩前供水方式，各臺機(jī)組壩前（或蝸殼）取水，單元自流供水。

以上兩種機(jī)組技術(shù)供水均屬于敞開式供水方式，即機(jī)組冷卻水取自上游，經(jīng)機(jī)組冷卻器后直排尾水，此種供水方式既不經(jīng)濟(jì)（耗水率高），又不可靠，其弊端表現(xiàn)在：

1）由于汛期直接從壩前取水口取水，河水中的泥沙及雜物較多，經(jīng)常造成工業(yè)取水口攔污柵、供水系統(tǒng)濾過器堵塞，影響機(jī)組冷卻水供給，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致機(jī)組不能供水而被迫停運(yùn)。

2）由于汛期黃河泥沙含量較高，對供水系統(tǒng)供水設(shè)備及機(jī)組冷卻器造成磨損破壞，設(shè)備故障頻發(fā)，設(shè)備維護(hù)工作量增大，嚴(yán)重影響機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

3）電站每到汛期都要面臨大規(guī)模的冷卻水系統(tǒng)及其管路的清理，特別是湟水河（八盤峽上游黃河一大支流）來洪水時(shí)，機(jī)組供水系統(tǒng)水質(zhì)及冷卻設(shè)備的效率較差，造成機(jī)組各部軸承和發(fā)電機(jī)溫度升高而被迫停運(yùn)，最嚴(yán)重的一次是1995年9月1日全廠僅靠1#機(jī)運(yùn)行（推力軸承為塑料瓦）帶負(fù)荷4MW，全站幾乎面臨停電的危險(xiǎn)，所以在汛期機(jī)組的供水系統(tǒng)對全站安全生產(chǎn)影響極大。

八盤峽水電站在汛期由于上游來水含沙量高，引起冷卻水壓降低，特別是湟水河來洪水時(shí)由于機(jī)組冷卻水問題使機(jī)組被迫降低負(fù)荷甚至停運(yùn)。表2是近幾年汛期因機(jī)組冷卻系統(tǒng)故障在汛期典型來洪水日造成的當(dāng)日損失電量和年均損失電量的統(tǒng)計(jì)情況。

表2 近年汛期冷卻系統(tǒng)缺陷電量損失統(tǒng)計(jì)表

從表2統(tǒng)計(jì)情況看，每年汛期都對機(jī)組運(yùn)行有很大的影響，其中1995、1997、1999、2001年影響最大，主要原因一是攔污柵壓差較大、降低了發(fā)電水頭；二是機(jī)組冷卻水供給不足而被迫減少出力?？绽淦?、水導(dǎo)、集油槽、上導(dǎo)、下導(dǎo)、推力等處溫度升高，直接威脅機(jī)組運(yùn)行安全。從洪水期水能利用和系統(tǒng)運(yùn)行情況看，八盤峽水電站是甘肅省在黃河干流上的第三個(gè)梯級電站，當(dāng)湟水河來洪水時(shí)，因冷卻水系統(tǒng)問題使機(jī)組負(fù)荷帶不上去，在系統(tǒng)調(diào)度上直接影響到上游電站（劉家峽、鹽鍋峽）的正常運(yùn)行，給甘肅電網(wǎng)帶來較大的損失，大量的棄水降低了水能利用效率，影響了電站的經(jīng)濟(jì)效益。僅2001年7月9日一10日，八盤峽水電站減少出庫流量約500m3/s，上游鹽鍋峽水電站少發(fā)電量約700萬kwh，劉家峽水電站少發(fā)電量約1890萬kwh。按每年一次洪水過程，根據(jù)洪水期間機(jī)組運(yùn)行、狀態(tài)及出力減少情況進(jìn)行電量損失估算，從1995-2001七年中，僅八盤峽水電站共損失電量約14776萬kwh.若加上劉、鹽兩站，因八盤峽出力減小而影響上游電站正常發(fā)電的損失，則電量損失更大。

汛期機(jī)組技術(shù)供水一直是影響八盤峽水電站機(jī)組安全運(yùn)行的主要因素，為改善汛期機(jī)組技術(shù)供水條件，使其在汛期不受泥沙等雜物的影響，提高機(jī)組運(yùn)行安全和可靠性，我們對四川大學(xué)高新技術(shù)研究中心設(shè)計(jì)的電站閉式循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行了認(rèn)真考察和評估，根據(jù)我廠實(shí)際情況，認(rèn)為這套系統(tǒng)適合我站情況，有必要實(shí)施及對現(xiàn)有技術(shù)供水系統(tǒng)進(jìn)行改造。

1.2 機(jī)組技術(shù)供水系統(tǒng)改造的基本方案

經(jīng)過可行性研究、初步設(shè)計(jì)、施工設(shè)計(jì)后，對方案進(jìn)行討論和優(yōu)化，并對其嚴(yán)格審查，最后決定采用清水閉式循環(huán)供水方式 。

（1）汛期（（5月至9月）機(jī)組冷卻水采用清水閉式循環(huán)供水（主要改造部分），沉淀池作為備用供水水源。

（2）枯水期（10月至次年4月）機(jī)組冷卻水采用蝸殼自流單元供水，壩前取水作為備用供水水源。

（3）機(jī)組主軸密封用水連接到原供水系統(tǒng)上，根據(jù)運(yùn)行的不同情況，選擇沉淀池、清水池和壩前取水三種方式之一向其供水。

（4）全廠消防系統(tǒng)用水由清水池供給。

1.3 機(jī)組技術(shù)供水系統(tǒng)改造的基本原則

（1）技術(shù)供水系統(tǒng)的改造要充分考慮其可靠性，經(jīng)濟(jì)性和可行性，要深入研究施工的可行性方案。

（2）基本保留現(xiàn)有的機(jī)組技術(shù)供水系統(tǒng)，把現(xiàn)有的機(jī)組技術(shù)供水系統(tǒng)作為將，來改造后新供水系統(tǒng)的備用供水系統(tǒng)。

（3）在改造施工過程中，要保證不影響機(jī)組正常運(yùn)行.

2 機(jī)組技術(shù)供水系統(tǒng)改造的基本情況

2.1 機(jī)組技術(shù)供水系統(tǒng)改造基本構(gòu)成及工作原理

該系統(tǒng)由尾水冷卻器、循環(huán)水池及泵房、循環(huán)水泵及電氣控制柜、供水總管、回水總管五部分組成。在清水期將循環(huán)水池充滿清水，在汛期利用循環(huán)水泵將池內(nèi)清水打入位于尾水渠的冷卻器，經(jīng)過冷卻后進(jìn)入機(jī)組供水母管，分配至各臺機(jī)組冷卻系統(tǒng)使用，各臺機(jī)組冷卻后的回水匯入回水母管，返回循環(huán)水池，從而形成封閉循環(huán)。

2.2 機(jī)組技術(shù)供水系統(tǒng)改造的主要設(shè)備

（1）尾水冷卻器：共5臺。為保證冷卻效果，單臺冷卻器的散熱容量按單臺48MW水輪發(fā)電機(jī)組容量進(jìn)行設(shè)計(jì)，由四川大學(xué)高新技術(shù)研究中心設(shè)計(jì)，四川鍋爐廠制造。冷卻器通過托架安裝于尾水渠斜坡上。

（2）循環(huán)水泵：共4臺。型號為KQW200/400-75/4，由上海凱泉泵業(yè)集團(tuán)公司生產(chǎn)。揚(yáng)程：50m，流量：400m3/

（3）主要管路：供水、回水總管采用φ529×10螺旋焊接鋼管，共26根×12米=312米，重約40噸。

供水總管自循環(huán)房至主廠房右側(cè)，在沉淀池出水閥門之后接入機(jī)組供水總管，并裝設(shè)兩臺DN500的電動(dòng)閥門，從而實(shí)現(xiàn)兩套供水系統(tǒng)的隔離，并可方便進(jìn)行切換。

回水母管自主廠房水輪機(jī)層至循環(huán)水池，各臺機(jī)組冷卻系統(tǒng)出水由直排尾水改至匯入回水母管。

（4）泵房及循環(huán)水池：泵房及循環(huán)水池布置在尾水渠右岸，為兩層棍凝土框架結(jié)構(gòu)，下層為循環(huán)水池，上層為循環(huán)泵房，在泵房內(nèi)布置循環(huán)泵及電控盤。

循環(huán)水池容積：1）總?cè)莘e：177.7立方米；2）有效容積：156.8立方米〔溢流管底以下至循環(huán)水池底部的容積）；3）有效可用容積109.8立方米（溢流管底以下至水泵底閥以上部分容積）。

2.3 機(jī)組技術(shù)供水系統(tǒng)改造施工情況簡介

根據(jù)施工方案，整個(gè)改造工程施工分為五個(gè)部分：

（1）尾水冷卻器設(shè)計(jì)制造及安裝。本部分工程外包給四川大學(xué)高新技術(shù)研究中心完成。冷卻器在出廠前，逐臺進(jìn)行打壓，并做了泵通試驗(yàn)；在現(xiàn)場安裝前，冷卻器與托架進(jìn)行了整體預(yù)裝，并在現(xiàn)場進(jìn)行了打壓試驗(yàn)。冷卻器用50T吊車整體吊裝下水.

（2）水池及水泵房的建設(shè)及管路溝混凝土開挖。工程嚴(yán)格按照《工業(yè)與民用建筑標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范》施工，工程質(zhì)量達(dá)到技術(shù)規(guī)范要求。

（3）水輪機(jī)層機(jī)組油、水、風(fēng)三系統(tǒng)管路的移位。

（4）供水管路和回水管路的焊接安裝。

（5）循環(huán)水泵及電氣柜安裝。

2.4 機(jī)組技術(shù)供水系統(tǒng)改造后的運(yùn)行狀況

八盤峽水電站機(jī)組技術(shù)供水系統(tǒng)改造工程于2002年3月22日正式開工，于7月18日施工結(jié)束，從7月19日系統(tǒng)正式充水、通電，并開始全面消缺，到8月22日16： 45分正式投入運(yùn)行。在歷時(shí)5個(gè)月的改造過程中，我們精心組織、嚴(yán)格把關(guān)、從源頭控制施工質(zhì)量，對遇到的問題逐一排查解決，廣大施工人員克服了施工中遇到的種種困難，使這項(xiàng)工程得以順利竣工，并投入運(yùn)行。

閉式循環(huán)系統(tǒng)投用后，機(jī)組進(jìn)口水壓0. 2MPa，回水壓力0. 07MPa，機(jī)組各部位溫度及水壓均正常。四臺循環(huán)水泵正常為三用一備，運(yùn)行穩(wěn)定，基本參數(shù)均達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。電氣控制柜及動(dòng)力柜運(yùn)行正常，符合技術(shù)協(xié)議要求。

3 機(jī)組技術(shù)供水系統(tǒng)改造后遺留的問題

八盤峽水站機(jī)組技術(shù)供水改造工程的成功實(shí)施，不但在安全生產(chǎn)上徹底扭轉(zhuǎn)了因技術(shù)供水帶來的被動(dòng)局面，而且在經(jīng)濟(jì)上也帶來了巨大好處，但是工程因?yàn)樯婕懊孑^廣，施工難度大，竣工后仍有諸多不完善之處：

（1）循環(huán)水泵的控制回路還未引至中央控制室接入計(jì)算機(jī)監(jiān)控。

（2）供水管路的水壓不能自動(dòng)控制，如系統(tǒng)出現(xiàn)過水壓時(shí)不能自動(dòng)調(diào)節(jié)或停泵，導(dǎo)致機(jī)組冷卻器有可能過壓而破裂。

（3）尾水冷卻器客觀原因不能完全排空，防凍措施及方案不甚滿意，目前確定有兩種防凍方案：一是啟動(dòng)一臺循環(huán)水泵供一單元一臺機(jī)組進(jìn)行小范圍閉式循環(huán)，其它機(jī)組壩前自流供水；二是在尾水冷卻器進(jìn)口母管加裝DN200的排水管（帶閥門）至尾水，倒流機(jī)組壩前技術(shù)供水至閉式循環(huán)系統(tǒng)，經(jīng)尾水冷卻器后從加裝的DN200排水管排走。

（4）機(jī)組水系統(tǒng)的某些閥門關(guān)不嚴(yán)而漏水，導(dǎo)致閉式循環(huán)系統(tǒng)漏水，漏水量約為4m3/h，目前暫時(shí)采用消防水等量補(bǔ)給的臨時(shí)方案，以后結(jié)合組大、小修，對機(jī)組水系統(tǒng)閥門逐一排查，消除漏水的死角，最終取消臨時(shí)補(bǔ)水方案。

針對以上存在的問題，下一步將存在的問題逐個(gè)進(jìn)行改進(jìn)和完善，使這項(xiàng)改造工程更架趨于合理的完善。

4 結(jié)語

八盤峽水電站機(jī)組技術(shù)供水改造工程的成功實(shí)施，徹底解決了電站在汛期機(jī)組技術(shù)供水的不可靠性，大大減少了因機(jī)組技術(shù)供水問題導(dǎo)致停機(jī)或降低負(fù)荷次數(shù)，避免造成大理的棄水，從而提高水能利用效率，經(jīng)濟(jì)效益非常顯著，而且也極大地提高了發(fā)電的可靠性，對我站的安全生產(chǎn)起到極其重要的作用。

［1］趙國發(fā).水電站運(yùn)行規(guī)程［S］.甘肅省電力工業(yè)局.

［2］立軸水輪發(fā)電機(jī)組的冷卻水技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)［S］.哈爾濱電機(jī)廠.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.19.172