水轮发电机组技术供水系统改造

黄雪梅

（广西大化水力发电总厂，广西 河池 530800）

1 概述

大化水力发电总厂位于红水河中游，是红水河流域10个梯级电站中的第六级，下辖大化电厂和百龙滩电厂，总装机容量为758MW。大化电厂一期工程在右岸，共有4台水轮发电机组，二期工程在左岸，1台水轮发电机组，总装机容量566MW，设计多年平均发电量为28.63亿kW.h。1998年起用4年时间进行增容改造，改造后总装机容量为4×11.4万千瓦，二期工程于2007年7月26日正式开工建设，在原大坝左岸增加了1台11万千瓦的机组, 2009年6月底投产发电。

2 右岸技术供水情况

大化电厂技术供水包括右岸和左岸供水，本文以右岸3号机技术供水系统增设带现场显示插入式电磁流量变送器技术改造方案为例进行分析说明。

右岸技术供水系统（见图1）由各机组单元蜗壳取水主水源、滤水器、主供水泵、正反向切换阀（3202阀与3204阀开为反向取水，3203阀与3205阀开为正向取水，运行时只开其中一种）、备用水源、备用滤水器、备用供水泵和备用总水管构成一个整体，并通过 0211 阀与厂房消防水系统相连接，可通过主水源自流供水、主水源水泵增压供水、备用水源自流供水、备用水源水泵增压供水等不同供水方式向机组推力轴承冷却器和发导轴承冷却器、水导轴承冷却器、发电机空气冷却器提供冷却水源。机组技术供水正常运行采用单元蜗壳取水的供水方式运行，以备用水源供水为辅。机组主轴密封用水分别取自生活供水水源和技术供水备用总管水源，向机组大轴提供可调水压端面密封水源。在现场配置一个技术供水现地单元柜，实现对机组技术供水系统设备自动控制、故障保护及报警。柜内配置可编程 PLC 控制系统，电控柜对主供增压泵、3202 至3208 电动碟阀进行流程控制。由技术供水现地单元触摸屏或监控上位机进行开、关阀操作。机组正常运行时，技术供水现地单元柜控制把手应置于“远控”方式运行，由监控上位机进行远程操作，把手置于“现地”方式，由技术供水现地单元柜触摸屏进行操作。设定机组停机 10分钟后自动关闭技术供水，该功能由开停机启停技术供水压板控制。自流供水时，滤过器前压力小于 0.25MPa，应清扫蜗壳取水口；水泵供水时，滤过器前压力小于 0.20MPa，应改用备用供水，进行蜗壳取水口的清扫。机组检修恢复前，技术供水系统必须进行耐压试验,合格后方可投入运行。耐压参数：P=0.3MPa，t=30 分钟。

图1 右岸技术供水系统图

3 技术供水改造原因

机组自动开机时，会自动下发指令开启技术供水，机组冷却水中断信号作为开机条件之一，其中冷却水中断信号包括推力冷却水中断及水导冷却水中断。大化电厂是水库无调节的水电厂，水位落差变化快，而原大化电厂右岸技术供水示流器无流量显示，无法监视到供水水管流量大小，对开机及监视机组安全运行非常不利，影响机组备用可靠性，对电网系统紧急断面调峰调频有恶劣影响。为了方便运行人员掌握机组技术供水实时情况,确保机组正常开启及安全稳定运行，研究决定增设带现场显示的插入式电磁流量变送器[1]。

4 改造方案及实施

技术供水系统设有主、备用水源。主水源是蜗壳取水，作为机组技术供水的主用水源。备用水源有两个，一个是设在1号机段的坝前取水，取水口高程为145m，另一个是同4号机组蜗壳取水共用取水口的蜗壳备用取水。两路备用水源均接到备用总水管，并通过X207 阀分别与各台机组的技术供水系统相连通（见图2）。

4.1 改造原则

本次改造采用上海乾拓贸易有限公司生产的宝得burkert8045型电磁流量变送器,是集温度、压力、流量传感器和智能流量积算仪于一体的新一代高精度、高可靠性的精密计量仪表。一体式流量变送器包括一个流量传感器和一个带显示器的发送器，外壳为IP 65 防溅。具有与流量成正比的4～20mA 标准输出信号，电子线路故障时提供22mA 的故障信号。

图2 右岸技术供水备用水源系统图

4.2 安装说明

现场安装时应注意远离可能对其产生干扰的大型设备，防止长期的热辐射和其他如磁场直射等环境影响。为确保高测量精度和较好的零点稳定性，进行校正前，变送器应装入工艺介质中至少24小时电极钝化。安装的管路设计应确保管道始终充满流体，防止测量误差，管路设计图见图3。

图3 管路设计图

垂直安装时确保流向由下而上，如图4中箭头所示，应与管道水平中心线成 45 度角安装变送器。

测量流向取决于变送器的安装方位，将变送器在接头上旋转180度即可反向。正流向时，变送器的突耳应在上游方向。流量显示总是正的，而累加器可以根据流向增加或者减少。安装中确认管路设计不允许在介质中产生气泡或空腔，否则将引起测量误差[3]（见图5）。

4.3 安装位置

右岸厂房3号机推力冷却供水管安装3组流量变送器，分别位于3号机推力冷却器正向供水（反向排水）3259阀、3号机推力冷却器正向供水（反向排水）3263阀、3号机推力冷却器正向供水（反向排水）3267阀后；发导冷却供水管安装2组流量变送器，位于3号机发导冷却器正向供水（反向排水）3271阀、3号机发导冷却器反向供水（正向排水）3270阀门后； 水导冷却供水管安装1组流量变送器,位于3号机水导正向供水（反向排水）3217阀门后，流量变送器安装位置要保证上游直管长度为10DN，下游直管长度5DN（见图6）。

安装在推力冷却供水管的3组电磁流量变送器和水导冷却供水管1组电磁流量变送器取代原有的示流器。

推力冷却水电磁流量变送器：3个电磁流量变送器开关量和3个原示流器开关量串接，送至监控系统作为机组开机条件判断依据。

发导冷却水电磁流量变送器：2个电磁流量变送器开关量串接，送至监控系统，作为机组开机条件判断依据；

图4 角度安装图

图5 管路空腔图

水导冷却水电磁流量变送器：1个电磁流量变送器开关量送至监控系统，作为机组开机条件判断依据；

以上均采用模拟量三线制接法，上送至监控系统用于运行人员监视。

增加3号机发导冷却水流量通断测点作为机组开机条件中技术供水是否正常的判断依据。

图6 流量变送器安装位置图

5 改造效果

5.1 技改后通过监控上位机画面可以实时监控推力、水导、发导流量，当水流量过低时发报警信号到监控上位机，掌握水流量实时数据。带现场显示插入式电磁阀流量变送器无机械可动部件，稳定可靠，寿命长，在安装正确的条件下传感器是免维护的，长期运行无须特殊维护,维护成本低。

5.2 实现了机电一体化，如在使用过程中传感器被污染或阻塞可用水或其他与PVDF 和SS316L 相容的清洗剂清洗。建议在清洗电极后24小时或流体改变后进行零点校正[4]。

5.3 日常的计量过程不需人工值守，测量信号既可就地显示，也可按需远传。流量测量范围较宽,可在孔板和涡街流量计无法涉足的部分小流量区域进行有效工作，体积小、重量轻，离线标定较为方便，工艺安装条件不苛刻，仪表上、下游直管段可较孔板和涡街流量计大大缩短。

5.4 具有优异的量程比，在低流速或流量变化幅度较大的流域具有良好的适用性。

5.5 技术供水改造后,机组因技术供水流量中断引起的开机不成功率降低，减少了因供水流量低对机组各轴承冷却的影响，运行可靠，对机组安全运行提供一定的保障。

6 结语

本次技改解决了原大化电厂技术供水示流器无流量显示、无法监视到供水水管流量大小、无法调整低流量报警定值功能难题。便于运行人员巡回监视，免于维护，提高效益，确保机组安全稳定运行。