趙業(yè)文，豆樂飛，袁章程

(中國長江電力股份有限公司，湖北 宜昌 443000)

水電站技術(shù)供水又稱生產(chǎn)供水，與消防供水、生活供水共同組成水電站的供水系統(tǒng)，其主要作用是對設備進行冷卻，有時也用于潤滑及水壓操作。

某水電站技術(shù)供水系統(tǒng)，經(jīng)多年運行，主要有主設備冗余設計、二級減壓設計、正反向供水設計以及安全設計等優(yōu)點，也暴露出一級減壓閥無冗余的不足之處。在不增加設備、合理利用現(xiàn)有設備的基礎上(空間限制)，充分利用環(huán)境因素，優(yōu)化技術(shù)供水系統(tǒng)、優(yōu)化系統(tǒng)運行方式，提出了二路供水的優(yōu)化解決方案，提高了系統(tǒng)的安全可靠性。

1 電站及技術(shù)供水系統(tǒng)簡介

1.1 電站簡介

該水電站為地下式廠房，安裝單機額定容量為700 MW的巨型水輪發(fā)電機組。為發(fā)揮該水電站上游水庫的最大防洪效益，電站上游水庫以防洪調(diào)度為主：汛期，上游庫水位一般維持在防洪限制水位，預留防洪庫容調(diào)節(jié)可能的洪水；枯水期，在保證水庫下游有較大航深的前提下，上游庫水位逐漸蓄升至正常蓄水位，以提高水能的利用率及電站的經(jīng)濟效益。因此，該水電站可稱之為季調(diào)節(jié)電站，電站水頭波動較大。

1.2 技術(shù)供水系統(tǒng)簡介

該水電站技術(shù)供水系統(tǒng)采用單機單元自流減壓供水方式，水源取自上游水庫，取水口設置在蝸殼內(nèi)，備用水源取自相鄰機組；2臺全自動濾水器，1臺工作，1臺備用；3臺供水減壓閥按二級減壓設計，2臺二級減壓閥，1臺工作，1臺備用；1臺泄壓持壓閥；正反向倒換閥門組；管路、閥門、自動化控制元件及用戶等組成(如圖1)。

圖1 技術(shù)供水系統(tǒng)簡圖

2 技術(shù)供水系統(tǒng)的優(yōu)點與不足

2.1 技術(shù)供水系統(tǒng)的優(yōu)點

2.1.1 冗余設計

該技術(shù)供水系統(tǒng)設計有備用取水口，當某臺機組技術(shù)供水系統(tǒng)蝸殼取水口堵塞，取水壓力或流量不能滿足用戶需要時，可迅速切換至備用水源；該技術(shù)供水系統(tǒng)濾水器以及二級減壓閥均采用一用一備設計，擁有足夠的冗余量，當濾水器或二級減壓閥突發(fā)缺陷影響正常供水時，同樣可以迅速切備，保障系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

在正常運行時，通過運行人員對濾水器以及二級減壓閥定期的倒換操作，也能夠使主用與備用設備均處于良好的狀態(tài)。

2.1.2 二級減壓設計

該技術(shù)供水系統(tǒng)設計為二級減壓供水方式，在總壓降不變的情況下，能夠顯著降低各級減壓閥承受的減壓比，并可以在一級減壓閥及二級減壓閥之間合理分配減壓比，有效降低減壓閥運行時產(chǎn)生的振動和噪音，進而降低振動及噪音對設備、對系統(tǒng)的不良影響和對現(xiàn)場工作人員的身心傷害。

2.1.3 正反向供水設計

該技術(shù)供水系統(tǒng)設計有4個電動閥(DF9、DF10、DF11、DF12)，組成正反向倒換閥門組。通過運行人員定期的倒換操作，能夠有效防止各用戶單一方向長時間運行的泥沙淤積，乃至堵塞情況的發(fā)生，保障各用戶的安全穩(wěn)定運行。

2.1.4 安全設計

該技術(shù)供水系統(tǒng)在二級減壓閥出水管路上設有泄壓持壓閥。當二級減壓閥突發(fā)故障，減壓閥出口水壓力超過泄壓持壓閥整定值(核定計算的最高安全供水壓力)，泄壓持壓閥一方面能夠自動開啟泄壓(水力控制)，防止供水管路的水壓力進一步升高，保護各用戶的安全；另一方面能夠穩(wěn)定持壓，使供水管路的水壓力保持在整定值，保證系統(tǒng)繼續(xù)為各用戶提供水源，為運行人員發(fā)現(xiàn)故障及倒換至備用減壓閥提供充裕的時間。

2.2 技術(shù)供水系統(tǒng)的不足

該技術(shù)供水系統(tǒng)的一級減壓閥無冗余設計。若發(fā)生一級減壓閥不減壓缺陷，則一級減壓閥丟失的減壓比由二級減壓閥承擔，二級減壓閥產(chǎn)生的振動及噪音增大，但不至于危及系統(tǒng)運行。若發(fā)生一級減壓閥減壓過低或是發(fā)生一級減壓閥全關(guān)缺陷，則技術(shù)供水系統(tǒng)不能正常供水、乃至斷水，只能緊急停機進行檢修，對該水電站造成一定的經(jīng)濟損失，同時該電站為700 MW巨型水輪發(fā)電機組，若發(fā)生緊急停機事件，很可能導致電網(wǎng)的振蕩[1-3]。

3 優(yōu)化改進設想

3.1 系統(tǒng)優(yōu)化

該電站為地下式廠房，設備布局受限，加裝1臺一級減壓閥形成兩路二級減壓供水很難實現(xiàn)。因此，只能考慮在不新增一級減壓閥的情況下，進行優(yōu)化改進設計：重新布置1號減壓閥、2號減壓閥以及2號減壓閥進口閥DF7。即將1號減壓閥與2號減壓閥直接相連，2號減壓閥進口閥DF7前移作為1號減壓閥與2號減壓閥的進口閥(如圖2)。

圖2 優(yōu)化改進設想圖

若該技術(shù)供水系統(tǒng)按照上述優(yōu)化改進設想改造，則減壓閥能夠?qū)崿F(xiàn)一用一備設計，但改造完成后，一路為一級減壓供水，一路為二級減壓供水[4-5]。

3.2 運行方式優(yōu)化

上述優(yōu)化改進設想改變了該技術(shù)供水系統(tǒng)二級減壓供水的原設計，若兩路減壓閥仍按原運行方式運行，在枯水期，一級減壓供水方式運行時，必將產(chǎn)生較大的振動和噪音。因此，在對該電站技術(shù)供水系統(tǒng)進行設計優(yōu)化時，也應該按照該電站季調(diào)節(jié)的特點，對技術(shù)供水系統(tǒng)的運行方式進行優(yōu)化。

該水電站汛期和枯水期上游庫水位波動較大，剛好提供了一個運行方式優(yōu)化的突破口：在汛期，上游水位低，一級減壓供水作為主供水，二級減壓供水作為備用供水；在枯水期，上游水位高，二級減壓供水作為主供水，一級減壓供水作為備用供水。

3.3 系統(tǒng)優(yōu)化后的優(yōu)點

該技術(shù)供水系統(tǒng)按照優(yōu)化設想優(yōu)化后，系統(tǒng)保留了兩路減壓供水一備一用冗余設計。

運行方式優(yōu)化后，上游水位高時，二級減壓供水方式運行，能夠控制現(xiàn)場的振動和噪音在合格的范圍內(nèi)，保障現(xiàn)場工作人員的身心健康。即使二級減壓供水某一個減壓閥故障，也可以倒換至一級減壓供水短暫運行，待故障排除后再倒換回二級減壓供水運行，保障技術(shù)供水系統(tǒng)的不間斷運行，保障機組的運行安全。

4 結(jié) 語

通過對該水電站技術(shù)供水系統(tǒng)多年運行情況的分析，總結(jié)了該電站技術(shù)供水系統(tǒng)的優(yōu)點與不足。并針對技術(shù)供水系統(tǒng)存在的不足，依據(jù)該電站為地下式廠房以及上游庫水位波動大等特征，設想了一種系統(tǒng)優(yōu)化方案及相應的運行方式優(yōu)化方案，若付諸實施，必將提高該電站技術(shù)供水系統(tǒng)運行的安全穩(wěn)定性。對類似水電站機組技術(shù)供水系統(tǒng)的設計安裝、優(yōu)化改進，也具有一定的參考價值。