越南松邦4水電站水力機(jī)械輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì)及調(diào)試

胡雄峰，鄭應(yīng)霞，嚴(yán) 麗(中國電建集團(tuán)華東勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，杭州 310014)

1 電站概況

1.1 電站基本參數(shù)

越南松邦4水電站位于越南與老撾的邊界處，建造于越南廣南省Bung河上，工程距離峴港約110 km，為亞洲發(fā)展銀行貸款項(xiàng)目。電站水頭范圍95.5～125 m，裝機(jī)容量2×78 MW，保證出力35.93 MW，多年平均發(fā)電量586.25×106kWh。電站主要樞紐建筑物包括大壩、進(jìn)水口、引水隧洞、調(diào)壓井、右岸岸邊式半地下廠房、開關(guān)站，主廠房內(nèi)裝有2臺混流式水輪發(fā)電機(jī)組，機(jī)組額定轉(zhuǎn)速為250 r/min，額定流量為81.07 m3/s，機(jī)組具備調(diào)相功能。

1.2 項(xiàng)目主要參建方

項(xiàng)目業(yè)主方為越南電力公司松邦4項(xiàng)目管理局，監(jiān)理單位為英國Mott Macdonald咨詢公司，土建承包商為中國電建集團(tuán)水電八局有限公司，機(jī)電設(shè)備EPC承包商(含設(shè)計(jì)、采購、運(yùn)輸、施工及調(diào)試等工作)為中國電建集團(tuán)華東勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司與阿爾斯通水電中國組成的聯(lián)營體。

2 水機(jī)輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì)

越南水電站在油、氣、水、消防等水力機(jī)械輔機(jī)設(shè)計(jì)上和中國規(guī)范要求基本一致，但也有自己的特點(diǎn)和偏好[1]，以下主要介紹本電站與國內(nèi)常規(guī)設(shè)計(jì)有差異的地方。

2.1 橋式起重機(jī)

電站主廠房內(nèi)裝有一臺QD 200/30/10 t-18.5 m的橋機(jī)，主鉤及副鉤額定起重量分別為200和30 t，電動(dòng)葫蘆起重量為10 t，橋機(jī)跨度為18.5 m，整機(jī)工作級別為A3，主鉤起升速度為0.11～1.1 m/min，副鉤起升速度為0.8～8 m/min。

根據(jù)合同要求，電站橋機(jī)荷載試驗(yàn)方法采用液壓拉升器法，主要設(shè)備包括試驗(yàn)地錨、液壓拉升器、地錨與液壓拉升器的連接件、液壓拉升器與吊鉤的連接件等。圖1為越南松邦4水電站主起升機(jī)構(gòu)試驗(yàn)方案簡圖。

圖1 起升機(jī)構(gòu)試驗(yàn)方案圖Fig.1 Diagram of crane loading test

本電站橋機(jī)于2013年11月4日順利通過越南當(dāng)?shù)氐谌綑z測機(jī)構(gòu)的檢測，并獲得該機(jī)構(gòu)頒發(fā)的特種設(shè)備使用證書。

2.2 廠內(nèi)設(shè)備倒運(yùn)系統(tǒng)

本電站為半地下式廠房，未設(shè)置進(jìn)廠交通廊道，其設(shè)備倒運(yùn)主要依靠廠內(nèi)設(shè)備倒運(yùn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)充分利用電站已有的起重機(jī)設(shè)備，僅需設(shè)置軌道小車、軌道及導(dǎo)向輪裝置等設(shè)備，從而省去了整條對外交通洞，節(jié)省了電站投資、工期及投產(chǎn)后的維護(hù)工作量[2]，其基本工作原理圖如圖2所示。

圖2 廠內(nèi)設(shè)備倒運(yùn)系統(tǒng)圖Fig.2 Diagram of equipment transportation

機(jī)電設(shè)備運(yùn)至尾水平臺后，由尾水門機(jī)的吊鉤吊運(yùn)至下游副廠房地面上的軌道小車上，軌道小車的一端固定鋼絲繩，鋼絲繩另一端繞過位于安裝場地面的導(dǎo)向輪裝置，再連接到主機(jī)間頂部橋式起重機(jī)吊鉤上。最后，橋式起重機(jī)的吊鉤以慢速往上拉鋼絲繩，將軌道小車及機(jī)電設(shè)備拉入到橋式起重機(jī)的起吊運(yùn)行范圍以內(nèi)，完成機(jī)電設(shè)備由廠外運(yùn)輸至廠內(nèi)的工作。

機(jī)電設(shè)備若需檢修或更換需運(yùn)出至廠外時(shí)，與上述過程類似，此處不再贅述。

2.3 機(jī)電設(shè)備消防系統(tǒng)

松邦4水電站機(jī)電設(shè)備消防系統(tǒng)包括廠內(nèi)消防栓消防、發(fā)電機(jī)水噴霧消防及主變水噴霧消防系統(tǒng)。該系統(tǒng)與國內(nèi)水電站傳統(tǒng)設(shè)計(jì)相比有以下區(qū)別。

2.3.1消防水源

國內(nèi)水電站消防水源一般取水庫前或尾水，而本電站的消防水源取自引水調(diào)壓井，經(jīng)濾水器過濾及減壓閥減壓后供給各用戶。這種取水方式有以下優(yōu)點(diǎn)。

(1)方便檢修。消防水源取自調(diào)壓井，可在關(guān)閉檢修閘門及放空引水鋼管后，對調(diào)壓井內(nèi)消防取水口進(jìn)行檢修。

(2)節(jié)省投資。若從水庫取水，則取水管要沿著引水鋼管一直埋設(shè)至廠房內(nèi)；若從調(diào)壓井取水，則取水管只需從調(diào)壓井埋設(shè)至廠房內(nèi)，節(jié)省了從水庫到調(diào)壓井的一段鋼管。

(3)水質(zhì)優(yōu)良。調(diào)壓井本身有個(gè)沉積效果，因而其水源水質(zhì)更好。

2.3.2噴霧強(qiáng)度

根據(jù)越南國內(nèi)規(guī)范《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)和安裝要求》(TCVN 7336-2003)相關(guān)要求，噴射到主變壓器本體表面的水霧強(qiáng)度不小于18 L/(min·m2)，小于國內(nèi)消防規(guī)范要求的強(qiáng)度20 L/(min·m2)；另外，越南消防規(guī)范未對變壓器周圍的集油坑水霧強(qiáng)度做明確規(guī)定，在具體設(shè)計(jì)過程中，可以參考國內(nèi)規(guī)范中規(guī)定的6 L/(min·m2)進(jìn)行計(jì)算。

2.4 中壓壓縮空氣系統(tǒng)

中壓氣系統(tǒng)的供氣對象，主要是水輪機(jī)調(diào)速器油壓裝置用氣及機(jī)組調(diào)相壓水用氣。設(shè)置了兩臺2-HP15-70型空氣壓縮機(jī)，排氣量為1.64 m3/min，最大排氣壓力為7.0 MPa，電動(dòng)機(jī)功率為22 kW；一只1.5 m3，7.0 MPa調(diào)速器油壓裝置補(bǔ)氣儲氣罐及1只1.5 m3，7.0 MPa調(diào)相壓水儲氣罐。

機(jī)組在調(diào)相壓水時(shí)，調(diào)相壓水儲氣罐內(nèi)的空氣量急劇減少，罐內(nèi)空氣膨脹，罐內(nèi)空氣溫度迅速下降。因此，在選擇調(diào)相壓水氣罐的材質(zhì)時(shí)，需要考慮調(diào)相壓水時(shí)引起的溫降。經(jīng)計(jì)算，本電站的調(diào)相壓水氣罐材質(zhì)最終選擇為16MnDR，即低溫壓力容器鋼，其設(shè)計(jì)溫度范圍為-30～150 ℃。

2.5 含油污水排水系統(tǒng)

越南對環(huán)保十分重視，各電站滲漏排水系統(tǒng)均設(shè)置專門的含油污水處理系統(tǒng)，電站含油污水必須經(jīng)過處理后才能排放到下游河道。

電站內(nèi)的含油污水主要包括發(fā)電機(jī)消防水、頂蓋緊急排水泵排水、機(jī)坑自流排水、空壓機(jī)室地面排水、主變油坑含油污水等，上述排水匯集到廠內(nèi)含油污水集水井，由含油污水排水自吸泵排至廠外的含油污水處理裝置，經(jīng)過處理后排至尾水河道。在設(shè)計(jì)含油污水處理裝置時(shí)，需要注意其處理精度應(yīng)滿足越南當(dāng)?shù)丨h(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求。

2.6 其他水機(jī)輔助系統(tǒng)

其他水機(jī)輔助系統(tǒng)與國內(nèi)電站設(shè)計(jì)基本相似，具體如下。

(1)技術(shù)供水系統(tǒng)。電站技術(shù)供水系統(tǒng)采用水泵單元供水方式，水源取自尾水經(jīng)技術(shù)供水泵加壓、全自動(dòng)濾水器過濾后供給機(jī)組技術(shù)供水用戶。每臺機(jī)組設(shè)置2臺臥式離心泵，1主1備，離心泵流量為196～280～336 m3/h，揚(yáng)程為48～44～34 m。每臺機(jī)組設(shè)2臺全自動(dòng)濾水器，1主1備，額定流量為339 m3/h，過濾精度為2.0 mm。由于越南河流普遍泥沙含量較高，為了減少管路中泥沙淤積，冷卻供水設(shè)計(jì)為雙向供水方式，并選用較大的管內(nèi)設(shè)計(jì)流速。

主軸密封設(shè)有兩路水源：主用水源取自機(jī)組技術(shù)供水總管，經(jīng)水力旋流器過濾后供給；備用水源取自上游調(diào)壓井內(nèi)減壓后的消防水管，主軸密封供水豎直管路上(水流方向從下往上)安裝有插入式電磁流量計(jì)及流量開關(guān)。

(2)機(jī)組檢修排水系統(tǒng)。本電站機(jī)組檢修排水采用間接排水方式。在每臺機(jī)的蝶閥前壓力鋼管底部設(shè)1只DN200閘閥、蝶閥后蝸殼進(jìn)口底部設(shè)1只DN100 mm閘閥，與尾水管相連；在每臺機(jī)組尾水管底部，設(shè)1只DN300 mm的盤型閥，與集水井相連。機(jī)組檢修排水采用2臺深井泵，深井泵流量為110～130～150 m3/h，揚(yáng)程為27～24～20 m，由于集水井深度較淺，深井泵吸水管較短，故選用了自潤滑軸承的深井泵，省去了深井泵潤滑水管路及閥門。

(3)廠房滲漏排水系統(tǒng)。廠房滲漏排水系統(tǒng)，主要用于排除廠房內(nèi)水工建筑物各部位的滲漏水、機(jī)組滲漏水(不包括發(fā)電機(jī)消防水、頂蓋緊急排水泵排水、機(jī)坑自流排水、空壓機(jī)室地面排水)以及其他臨時(shí)排水等。滲漏集水井內(nèi)設(shè)2臺潛水排污泵，1主1備，水泵流量為65～80～120 m3/h，揚(yáng)程為45～40～35 m。

3 輔助系統(tǒng)調(diào)試

在機(jī)組調(diào)試過程中，輔助系統(tǒng)中部分設(shè)備及管路出現(xiàn)了一些問題。

3.1 調(diào)相壓水供氣管內(nèi)部異響

1號機(jī)組在空載調(diào)試狀態(tài)時(shí)，調(diào)相壓水系統(tǒng)中的調(diào)相壓水進(jìn)氣管發(fā)出連續(xù)且刺耳的異響及振動(dòng)情況；但當(dāng)機(jī)組并網(wǎng)帶負(fù)荷后，無論所帶負(fù)荷大小，調(diào)相壓水進(jìn)水管均沒出現(xiàn)上述現(xiàn)象。

經(jīng)分析，上述現(xiàn)象發(fā)生的主要原因是：機(jī)組空載或空轉(zhuǎn)狀態(tài)下時(shí)，尾水椎管有脫流現(xiàn)象，而調(diào)相壓水氣管則是直接連到尾水椎管處的，該管路所發(fā)出的異響聲為氣體潰滅時(shí)對管路產(chǎn)生的振動(dòng)；當(dāng)機(jī)組帶負(fù)荷后，尾水椎管不再出現(xiàn)脫流現(xiàn)象，因此管路異響現(xiàn)象消失。

3.2 技術(shù)供水排水管異響

1號、2號機(jī)組的技術(shù)供水總管安裝了旋啟式止回閥，該閥門在技術(shù)供水系統(tǒng)運(yùn)行過程中，反復(fù)發(fā)出類似雜物沖擊閥瓣的異響，但拆開止回閥頂部閥蓋后，并沒發(fā)現(xiàn)任何異物。后根據(jù)閥門廠家的建議，將旋啟式止回閥更換為靜音式止回閥，效果良好，再也沒出現(xiàn)止回閥異響的現(xiàn)象。

3.3 主軸密封供水管路斷流

1號、2號機(jī)組的機(jī)組試運(yùn)行期間，多次發(fā)生因插入式電磁流量計(jì)低流量報(bào)警引起事故跳機(jī)的情況，為了查找并確認(rèn)機(jī)組事故停機(jī)的原因，項(xiàng)目專業(yè)設(shè)計(jì)人員單獨(dú)采購了一套便攜外貼式超聲波流量計(jì)，對主軸密封水流量進(jìn)行現(xiàn)地實(shí)測，作為插入式電磁流量計(jì)測量結(jié)果的對照。通過對比分析兩種不同類型流量計(jì)的測量結(jié)果，結(jié)合國內(nèi)其他電站的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，確定了機(jī)組事故停機(jī)的原因?yàn)殡姶帕髁坑?jì)所發(fā)出的主軸密封“中斷”假信號。考慮電磁流量計(jì)是一種對使用環(huán)境要求很高的自動(dòng)化儀表，而水電站則具有電磁干擾較強(qiáng)、設(shè)備及管路均有震動(dòng)、底層環(huán)境較為潮濕等特點(diǎn)，其環(huán)境較為惡劣。因此，在明確了主軸密封水“中斷”事故停機(jī)的原因后，對主軸密封供水系統(tǒng)制定并實(shí)施了以下改造：

(1)在主軸密封供水管上增設(shè)管道式擋板流量開關(guān)作為主軸密封水中斷的判定條件，原插入式電磁流量計(jì)的測量結(jié)果僅作為流量顯示用途；

(2)更改機(jī)組保護(hù)程序中主軸密封水中斷事故停機(jī)的判斷條件，即當(dāng)擋板式流量開關(guān)發(fā)出過低信號以及壓力開關(guān)發(fā)出壓力過低信號時(shí)，機(jī)組保護(hù)系統(tǒng)才能認(rèn)定主軸密封水中斷，經(jīng)延時(shí)15 s后啟動(dòng)事故停機(jī)流程。

4 結(jié) 語

本電站屬于中小型水電站，安裝常規(guī)的立軸混流式水輪發(fā)電機(jī)組，水力機(jī)械設(shè)計(jì)原則與國內(nèi)電站基本相同，但也有一定的特點(diǎn)。橋機(jī)荷載試驗(yàn)采用了液壓測力器試驗(yàn)法，該方法與傳統(tǒng)的試塊法相比成本更低、操作更簡單；廠內(nèi)設(shè)備倒運(yùn)系統(tǒng)充分利用了已有設(shè)備，節(jié)省了大量土建投資；消防系統(tǒng)水源取自引水調(diào)壓井，方便檢修，水質(zhì)優(yōu)良；含油污水系統(tǒng)的污水單獨(dú)排放，并進(jìn)行了油水分離處理，避免油排入河道污染環(huán)境。

2014年10月，電站兩臺機(jī)組均投產(chǎn)發(fā)電。雖然機(jī)組試運(yùn)行時(shí)間發(fā)生了主軸密封水?dāng)嗔魍C(jī)事故，但該問題已順利解決。從現(xiàn)場投運(yùn)情況看運(yùn)行基本良好，機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定，各水力機(jī)械輔助系統(tǒng)均運(yùn)行正常。越南松邦4水電站機(jī)組的成功投產(chǎn)發(fā)電，為今后東南亞類似電站機(jī)電成套項(xiàng)目的競標(biāo)及后續(xù)電站輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、調(diào)試積累了經(jīng)驗(yàn)。

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[1] 張 輝，王 騃. 越南水電站水力機(jī)械輔機(jī)設(shè)計(jì)特點(diǎn)[J].云南水力發(fā)電，2008,24(6):72-77.

[2] 中國電建集團(tuán)華電勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司. 一種半地下式廠房的設(shè)備運(yùn)輸裝置[P]. 中國專利：ZL 2014 2 0343657.3，2014-11-12.