小孤山電站機(jī)組冷卻水系統(tǒng)改造

葸學(xué)彥，霍吉才

（甘肅黑河水電實業(yè)投資有限責(zé)任公司，甘肅 張掖 734000）

小孤山電站機(jī)組冷卻水系統(tǒng)改造

葸學(xué)彥，霍吉才

（甘肅黑河水電實業(yè)投資有限責(zé)任公司，甘肅 張掖 734000）

小孤山水電站機(jī)組冷卻水設(shè)計有兩套供水系統(tǒng)，一為2臺鋼管取水系統(tǒng)，二為循環(huán)技術(shù)供水系統(tǒng)，互為備用。因夏季黑河流域水質(zhì)含泥沙大、雜草多的特點，鋼管取水系統(tǒng)的濾水器、減壓閥堵塞嚴(yán)重，造成機(jī)組冷卻水壓力不足；循環(huán)技術(shù)供水系統(tǒng)因尾水冷卻器滲漏、堵塞、水溫高等原因造成機(jī)組冷卻水壓力同樣不足的情況，導(dǎo)致機(jī)組溫度較高，嚴(yán)重影響機(jī)組安全穩(wěn)定運行。經(jīng)過研究水輪機(jī)設(shè)計圖紙，決定對機(jī)組冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行改造，改造水源為機(jī)組頂蓋泄壓水。改造后，實際運行情況證明機(jī)組冷卻水運行穩(wěn)定，利用不做功的頂蓋泄壓水做為機(jī)組冷卻水，節(jié)約了水耗，節(jié)約了廠用電的消耗，增加了發(fā)電量，取得了長期的、較好的經(jīng)濟(jì)效益。

水電站；冷卻水；頂蓋泄壓水；改造

1 電站概況

小孤山電站是甘肅黑河水電實業(yè)投資有限責(zé)任公司在黑河流域開發(fā)的第一座中型水電站，電站距張掖市80km，是利用亞行貸款的水電項目，全地下式廠房，投資為7.01億元，設(shè)計水頭117m，設(shè)計流量105m3/s，總裝機(jī)容量為2×40MW+1×22MW，設(shè)計發(fā)電量3.96億kW·h，2006年5月正式投運發(fā)電。

2 冷卻水改造前的運行狀況

（1）小孤山電站機(jī)組冷卻水原設(shè)計運行方式有兩套系統(tǒng)：

1）鋼管取水系統(tǒng)，經(jīng)三級減壓和濾水器后水壓調(diào)節(jié)至0.25~0.3MPa經(jīng)技術(shù)供水總管對機(jī)組進(jìn)行冷卻，冷卻后的水經(jīng)過管路排至尾水錐管。

2）循環(huán)技術(shù)供水系統(tǒng)，配置了4臺75kW的水泵，經(jīng)循環(huán)水池--水泵--循環(huán)供水總管--尾水冷卻器--技術(shù)供水總管--機(jī)組--循環(huán)回水總管--循環(huán)水池進(jìn)行循環(huán)。

（2）經(jīng)過多年的運行，發(fā)現(xiàn)冷卻水供水方式存在以下問題：

1）機(jī)組運行時，鋼管取水供給機(jī)組冷卻水，尤其是在夏季高溫期間，鋼管取水系統(tǒng)因水質(zhì)原因容易造成濾水器堵塞、減壓閥被泥沙淤積，調(diào)壓失效，冷卻水出口壓力低，機(jī)組冷卻水壓力不足，機(jī)組溫度升高的情況；

2）在濾水器、減壓閥堵塞嚴(yán)重的情況下，循環(huán)水泵無法保證機(jī)組運行時，有可能發(fā)生被迫停機(jī)，檢修鋼管取水系統(tǒng)的濾水器和減壓閥工作量大，維護(hù)時間長，影響機(jī)組發(fā)電；

3）循環(huán)水泵供給機(jī)組冷卻水，需水泵長時間運行，因技術(shù)水泵功率大，導(dǎo)致廠用電消耗較大；

4）循環(huán)水泵供水時因尾水冷卻器滲漏、堵塞、水溫高等原因造成機(jī)組冷卻水壓力不足；

5）水泵連續(xù)運行，水泵密封材料磨損較快，維護(hù)工作量較大；

6）因循環(huán)泵功率較大，電機(jī)容易發(fā)熱，定期進(jìn)行切換，啟動頻繁，導(dǎo)致電機(jī)自動控制電氣元件故障發(fā)生率增大，特別是控制電機(jī)軟啟動系統(tǒng)容易發(fā)生故障，維修難度、工作量增大。

7）如出現(xiàn)兩套系統(tǒng)故障，影響機(jī)組冷卻系統(tǒng)正常供給，從而影響發(fā)電機(jī)組的安全運行。

鑒于小孤山水電站機(jī)組冷卻水系統(tǒng)存在以上問題隱患，甘肅黑河水電公司總工辦決定對小孤山機(jī)組冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，通過網(wǎng)絡(luò)查詢、研究水輪機(jī)設(shè)計圖紙及咨詢水輪發(fā)電機(jī)組生產(chǎn)廠家相關(guān)技術(shù)人員和設(shè)計院水機(jī)設(shè)計人員后，決定對3號機(jī)組冷卻水進(jìn)行技術(shù)改造，并確定機(jī)組冷卻水改造方案。

3 冷卻水系統(tǒng)改造

小孤山電站機(jī)組冷卻水系統(tǒng)改造方案確定后，首先繪制出管路連接圖，計算機(jī)組頂蓋泄壓水的壓力和水量，結(jié)果是1臺機(jī)組頂蓋泄壓水至少滿足本機(jī)組的冷卻水壓力（0.3MPa），然后確定出連接管道直徑大小、配置的閥門及壓力表。2016年10月，方案具體由小孤山水電站檢修班實施改造，冷卻水系統(tǒng)改造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是將機(jī)組頂蓋泄壓水（壓力0.4~0.6MPa）管路并聯(lián)到頂蓋泄壓水母管，通過管路與原來的機(jī)組冷卻水的技術(shù)供水總管連接，相當(dāng)于在技術(shù)供水總管上并聯(lián)了第三套機(jī)組冷卻水供水系統(tǒng)，操作比較靈活（圖1）。

圖1 冷卻水改造示意圖

冷卻水系統(tǒng)改造成功投運以來，冷卻水系統(tǒng)運行可靠、穩(wěn)定；這樣循環(huán)技術(shù)供水系統(tǒng)做為機(jī)組冷卻水的備用系統(tǒng)，從而減少水泵的運行，減少維護(hù)的工作量，節(jié)約了廠用電；同時為鋼管取水系統(tǒng)的濾水器、減壓閥的故障維護(hù)提供了充足的時間，減少因機(jī)組冷卻水系統(tǒng)故障造成的非計劃停機(jī)，為了機(jī)組的安全穩(wěn)定運行提供了有力的保障。

改造后的冷卻水系統(tǒng)運行方式有以下兩種：

（1）通過閥門的切換，頂蓋泄壓系統(tǒng)獨立運行，滿足機(jī)組冷卻水要求。

（2）在鋼管取水系統(tǒng)運行時，因濾水器、減壓閥堵塞造成的壓力降低，頂蓋泄壓系統(tǒng)通過閥門開度調(diào)節(jié)可以對機(jī)組冷卻水系統(tǒng)調(diào)壓，滿足機(jī)組冷卻水要求。

4 冷卻水系統(tǒng)改造后的經(jīng)濟(jì)效益分析

小孤山電站以循環(huán)水泵供機(jī)組冷卻水的運行方式，以1臺循環(huán)水泵供1臺機(jī)組運行為例，水泵電機(jī)的功率為75kW，小孤山電站機(jī)組平均年利用小時數(shù)是4700h,水泵一年的廠用電消耗352500kW·h，4臺水泵共節(jié)約廠用電量1410000kW·h；以鋼管取水系統(tǒng)供機(jī)組冷卻水時，每臺鋼管取水系統(tǒng)的截面為0.1m2，根據(jù)10年的運行經(jīng)驗，機(jī)組每增加1m3/s的水量，機(jī)組可以多帶負(fù)荷1000kW，這樣鋼管取水系統(tǒng)就可以節(jié)省 0.1~0.2m3/s的水量，機(jī)組每小時可以多帶負(fù)荷100~200kW，全年多發(fā)470000~940000kW·h。由此證明小孤山電站機(jī)組冷卻水系統(tǒng)改造是成功的，大大降低了廠用電消耗，增加了發(fā)電量，經(jīng)濟(jì)效益比較明顯，經(jīng)濟(jì)效益是長期持續(xù)的。

5 結(jié)束語

本文介紹了小孤山電站機(jī)組冷卻水系統(tǒng)改造前后的情況，通過經(jīng)濟(jì)效益分析對比，說明了小孤山電站冷卻水系統(tǒng)改造取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益，既降低了電站的廠用電消耗，減少了對水泵、電氣控制系統(tǒng)、減壓閥、濾水器的檢修工作量，又增加了電站的發(fā)電量，這項改造將為電站取得長期性的經(jīng)濟(jì)效益，達(dá)到了機(jī)組冷卻水改造預(yù)期的目的和效果，是一項成功的、典型的技術(shù)改造。

TV734

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1672-5387（2017）05-0091-02

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.05.023

2017-02-20

葸學(xué)彥（1973-），男，工程師，從事水電站運行與檢修工作。