修山水电站技术供水关键设备改造

谢中庆

(广东水电二局股份有限公司,广东 增城 511340)



修山水电站技术供水关键设备改造

谢中庆

(广东水电二局股份有限公司,广东 增城 511340)

为解决修山水电站近几年出现的技术供水系统冷却效果差的问题,对技术供水系统的取水滤网、滤水器、空气冷却器等关键设备进行技术改造。从而使修山水电站技术供水系统冷却效果得到极大的提高,满足了机组正常安全运行,为夏季的丰水期机组高负荷运行提供了有力的保障。

修山水电站；技术供水系统；拦污滤网；滤水器

1 概述

修山电站是广东水电二局股份有限公司自主投资建设且运营管理的第一个水电站,电站总装机65MW,装有5台单机13MW的GZTF08B-WP-625型灯泡贯流式水轮发电机组。电站首台机组于2006年8月28日并网发电,全部5台机于2007年7月并网发电。

修山电站发电机组技术供水系统采用坝前取水,由技术供水取水口滤网、技术供水泵、滤水器、空气冷却器、管路及阀门等组成。技术供水系统的主要作用是利用通过空气冷却器中的河水对发电机热风进行冷却循环(见图1),从而起到降低和控制发电机定子绕组、铁芯等温度的作用,确保发电机安全稳定运行。

图1 发电机冷却系统示意

2 技术供水现状及原因分析

2.1 技术供水现状

由于修山水电站技术供水系统取水口渣屑多,且取水滤网拦渣效果差,取水时大量渣屑通过取水滤网进入取水管道,从而引起技术供水泵、滤水器内渣子多导致技术供水泵效率差。同时取水口渣屑多，易引起取水口堵塞,虽及时对技术供水取水滤网反冲并清扫水泵、滤水器,但效果仍不理想。

在对发电机空气冷却器检修时发现空气冷却器[1]进水端有渣屑聚集堵塞,由空气冷却器工作原理得知(见图2),由于渣屑的堵塞,使技术供水压力减小,通过冷却器的水流量减小,由于水流量的减小,从而使散热芯片中冷却水带走的热量减少,造成技术供水系统对发电机热风降温效果差。

图2 发电机冷却器工作原理示意

2.2 原因分析

发电机技术供水系统冷却效果差的问题，亦是空气冷却器没有起到很好的冷却发电机热风的作用,而对空气冷却器效果起决定性作用的是通过其散热芯片的冷却水压力和流量,冷却水压力和流量大小直接决定了空气冷却器中水所带走的热风的热量。经过分析和研究,造成技术供水系统压力、流量偏小的原因主要是以下几方面引起。

1) 技术供水泵取水口拦污栅因长年浸泡在水中,已有不同程度的破损,造成渣子进入技术供水泵、滤水器,没能很好的起到拦污作用。

2) 原技术供水系统的滤水器选型已不符合实际情况,且原滤水器排污管道直径过小和排污管道走向不合理,排污管道易堵塞。从而直接影响技术供水系统母管压力。

3) 通过滤水器的小渣子,在机组冷却器进水端聚集、堵塞,造成通过空气冷却器的水流减小。

3 制定改造实施方案

通过对技术供水系统冷却效果差的原因分析,根据分析结果及电站实际情况,从节省投资和达到预期目标效果，制定出技术供水系统改造方案。本方案从取水口拦污栅、滤水器、冷却器供水管路布置等三大方面进行改造。

3.1 取水口滤网改造

修山电站的技术供水Ⅰ段取水口位于机组进水口拦污栅处,技术供水Ⅱ段取水口位于3#机组进水口拦污栅处,如在取水口管道口用铁条焊接成1个滤网格。形成1个拦污网,就能防止在取水过程中,有较大体积的渣子进入技术供水系统。针对此问题,将取水口管道的拦污网全部改造成采用直径Φ12的螺纹钢焊接,每根螺纹钢之间的间距为25 mm。在岸上用螺纹钢将拦污网焊接,并对拦污网进行喷锌防腐。潜水员进行水下气割和焊接,更换原破损的拦污网(见图3)。这样直径大于25 mm的渣屑将不能进入技术供水系统管道,从源头上解决了较大的渣子进入管路的可能性。

图3 水下焊接好的拦污滤网

3.2 滤水器及排污管道改造

3.2.1 滤水器改造

本次滤水器改造，采用四川自贡川滤公司生产厂的ZLSG-BG型定位复合排污全自动滤水器。滤水器采用下进水上出水结构,罐体上部设置了用于容纳漂浮物的纳污室,罐体下部设置了沉积物排污口,当含有大量泥沙和漂浮物的水由进水口进入过滤筒,泥沙及沉积物在被拦截在过滤筒内,当达到清污状态时,下排污阀打开,减速机启动,主轴带动转板和排污叉管旋转并盖住过滤部件中任一1个滤筒时停止旋转,在被盖住的滤筒内形成完全密封的腔体,该滤筒内部压力骤降,引导罐体滤筒外清水腔的清洁水从外至内的对该滤筒进行反冲洗,将存储于该滤筒固态颗粒杂质经过滤筒、排污叉管、排污口排出滤水器(见图4)。

图4 下排污动作时工作原理

比重小于水的漂浮物在过滤切向力和重力作用下,上浮至滤水器上部的漂浮物纳污室,当上排污阀开启时,在水流压力的作用下,经上排污孔排出(见图5)。有效避免了漂浮物及沉积物因从单一排放孔排放造成污物卡阻缠绕设备的事故发生,抗堵塞能力极强。

图5 上排污飘口动作时工作原理

滤水器排污控制原理分为差压排污和定时排污两种模式

1) 差压排污。当过滤工作模式进行一定时间后,滤水器内部过滤部件中已存储了一定量的颗粒杂质,并导致压力变化,形成进出口差压。当差压达到动作值时,差压开关输出电信号至滤水器电控柜中的PLC来启动滤水器进入排污过滤工作模式,电动减速机和电动排污球阀打开,在电动减速机驱动下主轴开始带动转板和排污叉管旋转,当转板密封面中心圆与过滤部件任一小滤筒中心圆重合时,定位装置发送信号至PLC,切断电动减速机,主轴停止旋转,转板完全密封住同心的小滤筒进水口,纳污转筒通流口完全实现与排污孔架通流口的密封对接,上述动作到位后,PLC计时20～30 s,进入定位反冲洗流程；20～30 s后解除该状态,重新启动电动减速机带动主轴旋转,当达到上述条件后依次顺时针进行所有滤筒的定位排污直到上下罐体的差压值恢复到正常水平为止,彻底切断电动减速机和电动排污阀驱动装置供电,排污流程结束。

2) 定时排污。当相关联的水泵在运行状态时,并且PLC上电后,开始计时,计时时间根据用户要求而定,当达到计时值时,PLC启动排污过滤工作模式,启动电动减速机和电动排污阀并进行定位排污,当滤水器内所有滤筒均已经过1次定位排污后,彻底切断电动减速机和电动排污球阀驱动装置供电,排污流程结束。上下排污互锁,运行人员可根据工况合理调整上下排污的排污频率。

3.2.2 滤水器排污管道的改造

在对滤水器排污管路检查中发现,原排污管内被大量的渣滓等堵塞,经过分析,是排污管道直径过小和排污管道走向不合理所致(见图6),中间有90°的弯,严重影响排污效果。通过与厂家人员的协商,将排污管道的直径和走向都进行了合理的改造设计。将原来直径Φ40的管道更换成了直径Φ80的管道；将排污管道中间90°的旋转弯去掉,改成180°直接接法(见图7),在布管上面尽可能的使排污管道更通畅。

图6 改造前的滤水器排污管

图7 改造后的滤水器排污管

3.3 冷却器进出水流向方式改造

修山电站技术供水系统改造前,机组冷却器进水、排水只能从冷却器上端进,下端出,在此种水流单向流向运行方式下,通过滤水器的小渣子,将在冷却器进水端聚集(见图8)、由于渣子堵塞冷却器进水端,造成通过冷却器的水流减少。经过认真分析,为解除渣子聚集堵塞的问题,在冷却器进水、排水管两端增加管路和阀门,通过改变冷却器[2]的水流流向,使冷却器进出水端互换,以达到将堵塞在冷却器进水端的渣子冲洗作用,从而有效解决渣子对冷却器的影响。

冷却器正常工作状态运行时阀门1S190/1、1S198/1处于开启状态,阀门1S190/2、1S198/2处于关闭状态,冷却水从冷却器上端进,下端出；当冷却器上端由于渣子多,引起水流不畅时,倒换水流流向,即倒换至反冲状态运行,此时阀门1S190/2、1S198/2处于开启状态, 阀门1S190/1、1S198/1处于关闭状态,冷却水从冷却器下端进,上端出(见图9)。通过两种状态的定期切换运行,有效清洗封堵在冷却器进水端的渣子,保证通过冷却器的水流大小,提高机组冷却效果。

图8 冷却器进水端聚集的渣子

图9 冷却器供水方式改造

4 结语

发电机冷却供水系统是保证发电机运行时绕组、铁芯温度控制在允许范围内,如若发电机冷却供水系统效果差,将直接影响到机组是否能高负荷运行,通过此次改造,机组的温度控制在可控范围内,保证了机组在夏季能高负荷运行,不但提高了公司的经济运行,同时实现了发电效益的最大化。

[1] 邓尚林.发电机空冷器的清洗及效果分析[J].发电设备,2004(2)：105-107.

[2] 张友元,韦秋来.发电机冷却器进水管法兰的改进[J].华中电力,1990(2)：82.

(本文责任编辑 王瑞兰)

Reconstruction of Key Equipment for Technical Water Supply in the Repair of Xiushan Hydropower Station

XIE Zhongqing

(Guangdong No.2 Hydropower Engineering Bureau Co., Ltd．，Zengcheng 511340, China)

To solve the bad cooling effect of technical water supply system in Xiushan Hydropower Station in recent years, technological transformation have been implemented on technical water supply system water filter, water filter, air cooler these key equipments, so that the cooling effect of technical water supply system can be greatly improved to meet the normal and safe operation of the unit, which providing a powerful guarantee for the summer of abundant water period unit high load operation.

hydropower station; technical water supply system; sewage filter; water filter

2016-01-19;

2016-02-04

谢中庆(1982),男,工程师,从事水电站机电运行管理工作。

TB742

B

1008-0112(2016)01-0052-04