四级电站技术供水运行方式探讨

李琳仓

(华电云南以礼河发电厂四级电站,云南曲靖 654207)

0 引言

华电云南以礼河发电厂四级电站系引水式高水头电站,引水隧洞长度为2350m,设计水头为589 m;最大水头为628.2m,最小水头为602.0m。装有4台冲击式横轴水轮发电机组,装机容量为144MW(4×36MW),设计多年平均年发电量为7.19亿kW·h,装机容量占全厂的44.94%。电站自1970年入网发电以来,技术供水情况极不理想,主要存在供水管道结垢多、过滤系统常堵塞、水泵底阀进气、水压偏低等缺点,给机组正常运行带来严重的安全隐患。

1 技术供水现状

由于该电站新增2台3MW机组,而新增机组发电机空气冷却水引自原来的冷却水系统,在冷却水系统容量没有增加的情况下,造成运行上的一些困难。该电站的技术供水设计为:水泵供水为主,水源取自发电机尾水渠道,通过管子回流至冷却水池。该水系统主要用于技术供水,生活用水专门另设引水水源和水管。机组冷却水采用环管运行,发电机冷却方式为密闭循环空冷。自2001年以来,由于系统容量增大,四级电站地位退居其次,从而机组经常全停,运行方式发生很大的变化。四级电站机组技术供水主要供给机组空气冷却器用及轴承润滑油箱冷却器用[1]。

1.1 机组供水系统的组成

机组供水系统由3个供水设备和4个主要用户组成。其中3个供水设备是机组#1、#2及备用(#3)离心式清水泵;而4个主要用户分别是#1～#4发电机,主要是供给机组空气冷却器及轴承润滑油箱冷却器用。

1.2 机组供水泵的技术参数

#1及备用(#3)离心式清水泵的技术参数为:型号,8BA-12A;流量,250m3/h;转速,1450r/min;效率,81.3%;扬程,24m;允许吸上真空高度,6.1m;轴功率,20.1kW;质量,191kg。

#2离心式清水泵的技术参数为:型号,IS150-125-315;流量,200m3/h;转速,1450r/min;扬程,32m;轴功率,30kW;质量,140kg。

1.3 机组供水系统的运行方式

一般情况下,#1、#2机组供水泵运行,#3供水泵处于备用状态。供水方式采用环形网管供水。其中,#1机组供水泵根据#1或#2机组的启、停机命令而启、停;#2供水泵根据#3或#4机组的启、停机命令而启、停;备用供水泵是由供水母管上的用水压力高低控制而启、停。

1.4 技术供水系统

3个冷却水池,#1、#2机组供水泵用1个水池,机组备用泵与主变压器备用泵用1个水池,主变压器#1、#2冷却水泵用1个水池,水池水源均用水管取自尾水渠道,由1道拦污栅进行简单拦污后,靠落差回流进冷却水池。华电云南以礼河四级电站技术供水示意图如图1所示。

2 存在的主要问题及原因分析

2.1 水质不理想

电站施工时,未对不符合要求的水质采取有效的处理措施。电站投产时,从发电机尾水取水进冷却水池,然后用水泵进行抽水供给,只在尾水采聚处用滤网进行简单拦污后就直接进入冷却水池。所以,运行多年后发现水泵滤清器被杂物、碎木、小石、贝壳等堵塞,不能确保技术供水的正常供应,造成冷却机组轴承油温升高,存在潜在的安全隐患[2]。

图1 华电云南以礼河四级电站技术供水示意图

2.2 主变压器无备用技术供水

虽然尾水能保证机组供水系统持续供水,但却不能提供备用水源,为主变压器冷却水提供保障。因为在系统大容量发展的情况下,该站机组经常全停,运行方式完全改变。机组全停时,靠尾水取水来冷却的主变压器冷却用水遭遇到了严峻的考验,温度经常上升发信,只能采取开机取冷却水降温后再停机的措施。

2.3 机组全停导致底阀进气

机组全停后,技术供水泵随着停机令的发出而自动停运。机组开机时,由于尾水渠道水流不能贮存,导致尾水倒回冷却水池需要很长时间,但机组开机即启动冷却水泵,从而引起管道进气,不能正常提供冷却水及保证正常水压。

2.4 供水系统容量不够

该站新增2台3MW机组,而新增机组发电机空气冷却水引自原来的冷却水系统,在冷却水系统容量没有增加的情况下,造成运行上的困难。

3 解决思路

3.1 采用3500联通阀,主变压器冷却水供给机组

主变压器冷却水系统与机组冷却水系统之间用3500联通阀联接,平时处于关闭位,当机组冷却水系统水压不正常时,可打开3500阀进行调节。多年运行经验表明,由于主变压器冷却水系统对水压有严格要求,所以,当机组事故停机时,机组冷却水电动阀门自动关闭,造成母管上压力大增,不能保障主变压器冷却用水的正常水压,过高的水压将对主变压器的冷却器造成危害。所以,不能经常采用此方法[2]。

3.2 清理杂物,排除堵塞,反冲滤清器

丰水季节时,由于泥沙、污物、贝壳等堵塞供水泵滤清器,引起供水水压低。建议定期清扫水泵滤清器网、清扫轴承润滑油冷却器、清理尾水取水口处杂物、打捞冷却水池内的飘浮物,在冷却水泵效率降低时,打开排污阀,及时反冲滤清器。运行实践表明,采取以上措施后,对保证冷却水压供给有一定的缓解。

3.3 增加时间继电器

在机组全停时,由于尾水闸门的泄漏,加上主变压器冷却用水,冷却水池内的水很快用完,所以,主变压器的强迫油循环冷却用水中断。机组再次开机时,由于尾水回流进冷却水池要靠落差自然回流,所以需要10多min的时间,这时,由于冷却水池内水位太低,会造成冷却供水泵底阀进气,导致供水泵真空破坏而无法正常供给机组冷却水。所以,需要人为排气抽真空,水泵才能正常工作,造成冷却给水延时,相应也增加了工作量。解决思路是:在冷却水泵启动回路中增加1个时间继电器,机组启动命令发出时即启动时间继电器,时间继电器的时间应根据实际水流倒回冷却水池的最低水位来决定。这样,就能很好地解决冷却水泵底阀进气问题。

3.4 增加2道拦污网

由于泥沙堵塞,机组空气冷却器温度异常升高后,需要经常进行正反供水的倒换。泥沙质量浓度高于800mg/L,泥沙粒径≥0.1mm时,建议在尾水取水口处增加2道拦污网,保证水质含沙量减少[2]。

3.5 将供水泵改为变频恒压供水泵

新增2台机组的空气冷却器用水量较大,原来的冷却容量不能满足6台机组全部开机的运行需求,经常造成轴温升高或风温升高,给运行维护带来很大的麻烦。因此,必须改造管道或更换高效率的冷却水泵。现在电站普遍采取的做法为一次性投资,将供水泵改为变频恒压供水泵,在机组运行台数变化时,相应提供稳定的机组技术供水水压,从而保证机组水压的正常供给。

3.6 为主变压器冷却器提供备用水源

因为电站采用中间水池,主变压器冷却用水在机组全停后无备用水源,建议从生活泉水管上引水。由于四级电站年平均温度在27℃左右,夏季室外温度更是达40℃以上,因此,很有必要为主变压器冷却器提供备用水源。电站生活泉水水质较好,常年流量较为稳定,采用此法,将极大地节省厂用电电量,但丰水季节供水管道容易被泥石流冲断。也可考虑从高压钢管减压取水[2]。

4 结论

冷却水系统技术供水是否合理,直接影响到机组安全运行和电站的经济效益。现四级电站的技术供水不仅无法满足机组安全运行的需要,而且隐藏极大的安全隐患。从水电站技术供水系统的安全性、可靠性和经济效益来说,改装供水泵为变频恒压供水泵是首选方案,可满足机组安全、经济和稳定运行的要求。

[1]陈存祖,吕鸿年.水力机组辅助设备[M].北京:水利水电出版社,2003.

[2]DL/T5066—1996,水力发电厂水力机械辅助设备系统设计技术规定[S].