水電站技術(shù)供水系統(tǒng)堵塞及工程處理實(shí)踐

何勝明

摘 要：某水力發(fā)電廠機(jī)變技術(shù)供水系統(tǒng)主要為上導(dǎo)軸承、下導(dǎo)軸承、水導(dǎo)軸承、推力軸承冷卻器以及發(fā)電機(jī)空冷器、主變冷卻器、主軸密封水、大軸補(bǔ)氣潤滑水等供水。一旦供水中斷，輕則造成機(jī)組超溫跳閘，重則造成機(jī)械設(shè)備不可逆轉(zhuǎn)的損傷，因此機(jī)變技術(shù)供水系統(tǒng)對于水輪發(fā)電機(jī)組的重要性不言而喻。某水力發(fā)電廠自投產(chǎn)發(fā)電以來，機(jī)變技術(shù)供水濾水器普遍存在頻繁的堵塞問題，對機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行造成了極大困擾。該文擬對該機(jī)變技術(shù)供水系統(tǒng)堵塞及處理措施進(jìn)行簡要介紹，分析故障成因，并提供工程解決措施。這不僅對水電站類似故障處理提供了實(shí)踐案例，也對水電站技術(shù)供水系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)、安裝、運(yùn)行、檢修維護(hù)提供非常有價(jià)值的參考意見。

關(guān)鍵詞：技術(shù)供水；堵塞；工程處理

中圖分類號：TV674 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 某站技術(shù)供水系統(tǒng)簡介

某電站由一庫兩級電站組成，上游電站為高壩地下式結(jié)構(gòu)，安裝有6臺單機(jī)容量600 MW機(jī)組，機(jī)組額定水頭200 m；其下游電站為低壩引水式，安裝有8臺單機(jī)容量600 MW的機(jī)組，機(jī)組額定水頭288 m。

兩站技術(shù)供水系統(tǒng)均采用水泵單元供水方式，水源取自尾水管，濾水方式采用濾芯過濾式濾水器。上游電站機(jī)組技術(shù)供水由2臺臥式離心泵組成；主變技術(shù)供水由2臺立式離心泵組成。下游電站技術(shù)供水由2臺臥式離心泵組成，一臺工作一臺備用，提供機(jī)組和主變技術(shù)供水；2臺主變空載冷卻水泵，提供主變空載運(yùn)行時(shí)供水；同一水力單元機(jī)組技術(shù)供水系統(tǒng)設(shè)有聯(lián)絡(luò)閥，可以互為備用。每臺機(jī)組在技術(shù)供水泵出口各設(shè)1臺主用濾水器。

2 技術(shù)供水堵塞情況

電站運(yùn)行初期，兩站部分機(jī)組均導(dǎo)致不同程度技術(shù)供水流量下降，水導(dǎo)軸承溫度、發(fā)電機(jī)定子溫度、主變溫度持續(xù)上升等問題。其中的下游電站問題較嚴(yán)重，雖經(jīng)采取加大技術(shù)供水流量等措施后，溫度上升仍然無法緩解，最后被迫停機(jī)進(jìn)行處理。象下游電站#2機(jī)組投運(yùn)初期水導(dǎo)軸瓦瓦溫初始溫度為18.5 ℃，經(jīng)過14 h運(yùn)行后，#6軸瓦溫度升至64.2 ℃（報(bào)警定值65 ℃，停機(jī)定值70 ℃），油溫升高至43.7 ℃。同時(shí)發(fā)現(xiàn)推力外循環(huán)、主變、發(fā)電機(jī)定子溫度均在持續(xù)上升中，且沒有穩(wěn)定的趨勢。最后被迫停機(jī)進(jìn)行檢查處理。

在打開該機(jī)濾水器，水導(dǎo)冷卻器上端密封蓋板，主變冷卻器濾水器等位置后，發(fā)現(xiàn)大量泥沙、焊渣、雜草、編織袋等異物已嚴(yán)重堵塞相應(yīng)濾芯。至此，機(jī)組運(yùn)行過程溫度升高的直接原因已經(jīng)被找到。

后續(xù)經(jīng)過多次清理，焊渣、雜草、編織袋等異物逐步減少，但下游電站技術(shù)供水濾水器的泥沙和雜物堵塞情況始終未見明顯改善。特別是汛期堵塞尤為嚴(yán)重。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，2015年6月至8月60天內(nèi)，共進(jìn)行技術(shù)供水濾水器清洗68臺次。嚴(yán)重時(shí)，剛清理完畢幾小時(shí)后又被迫再次清洗，為保證機(jī)組運(yùn)行安全并在#1技術(shù)供水泵出口重新加裝1臺備用濾水器，這不僅給機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來隱患，也極大地增加了現(xiàn)場工作量。

3 堵塞原因分析

通過現(xiàn)場檢查，導(dǎo)致該廠技術(shù)供水濾水器以及各部設(shè)備堵塞的異物，最明顯的來源有以下3點(diǎn)：

一是電站水庫蓄水初期，庫區(qū)植被被水淹沒后腐爛，隨發(fā)電引水系統(tǒng)流動(dòng)，最后被技術(shù)供水系統(tǒng)吸入。

二是電站建設(shè)階段，庫區(qū)兩岸建有大量的加工及生活設(shè)施，廢棄物收集處理不徹底，庫岸廢棄物在蓄水后進(jìn)入水庫，最后被技術(shù)供水系統(tǒng)吸入。

三是機(jī)電設(shè)備安裝過程不規(guī)范，管路清掃檢查、沖洗不徹底，導(dǎo)致焊渣、焊條、金屬碎屑、建筑材料等異物遺留在管路中，最后隨技術(shù)供水堵塞相關(guān)設(shè)備。

除以上異物原因外，長期困擾該電站維護(hù)人員的是泥沙堵塞問題卻難以找到原因。由于該電站所在的河流為輕度泥沙含量河流，其上下游已投運(yùn)的多座電站，在相同的技術(shù)供水取水方式下，并未出現(xiàn)如此嚴(yán)重的泥沙堵塞問題。經(jīng)過對不同電站技術(shù)供水系統(tǒng)細(xì)部結(jié)構(gòu)的對比分析，終于發(fā)現(xiàn)問題的原因可能出現(xiàn)在技術(shù)供水取水口位置設(shè)置上。

該站技術(shù)供水取水口設(shè)置在尾水管的軸管部位，而其他電站技術(shù)供水取水口都設(shè)置在尾水管的擴(kuò)散段部位。

經(jīng)過進(jìn)一步分析和模擬實(shí)驗(yàn)，確定機(jī)組尾水管軸管部位，水流流速較高、流態(tài)紊亂，水中的懸移質(zhì)物質(zhì)來不及沉降，最后被積水供水系統(tǒng)吸入，從而堵塞積水供水濾水器等部件。雖然該電站所在河道水質(zhì)較好，但是由于技術(shù)供水的流量大，短時(shí)間內(nèi)還是容易聚集足夠多的泥沙造成堵塞。

4 處理方案及效果評估

針對以上分析結(jié)果，該電站及時(shí)采取了以下工程措施。

（1）在上游電站壩前，盡快完善了攔漂措施的建設(shè)，修建了一道可隨庫水位變化而自動(dòng)升降的攔漂埂，以阻擋庫區(qū)漂浮物靠近電站進(jìn)水口位置。對攔漂埂外側(cè)的漂浮物，及時(shí)采用清漂船進(jìn)行打撈清理（這也是目前大型水電站最常見的一種漂浮物攔截及處理方式）。

（2）利用停機(jī)檢修的時(shí)機(jī)，對技術(shù)供水相關(guān)的管路和濾水設(shè)備進(jìn)行徹底清理，清除內(nèi)部異物。

（3）對下游電站技術(shù)供水取水口進(jìn)行調(diào)整，將技術(shù)供水取水管向尾水管擴(kuò)散段側(cè)面下游方向延伸33 m，將取水口升高3 m，并在取水口加裝過濾網(wǎng)，以過濾較大的砂石、木塊等，減少對水泵、濾水器等的沖擊磨損和堵塞。改造前后的技術(shù)供水取水口示意圖如圖1所示。

經(jīng)過以上工程和實(shí)行技術(shù)措施后，該電站技術(shù)供水系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性得到了根本改善。經(jīng)過近4年的運(yùn)行檢驗(yàn)，主濾水器及各部件濾水器的清洗頻次降到每年一次。證明以上措施是有效且可靠的。

5 工程建議

該電站投運(yùn)初期，因技術(shù)供水問題而導(dǎo)致發(fā)電機(jī)被迫頻繁提及處理，極大地影響了機(jī)組運(yùn)行的可靠性。由于停機(jī)導(dǎo)致的發(fā)電損失以及異常處理、設(shè)備改造付出的人工成本都是一筆不小的數(shù)目。為避免后續(xù)水電站出現(xiàn)類似問題，特作如下工程建議：

（1）技術(shù)供水方式的確定應(yīng)根據(jù)電站運(yùn)行水頭以及水源情況進(jìn)行綜合經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，對于發(fā)電水頭在20 m～80 m的水電站，宜優(yōu)先采用自留式技術(shù)供水方式。直接從水庫或上游取水，機(jī)電設(shè)備少，維護(hù)工作量小，可靠性較高。在水頭低于12 m或高于80 m的水電站才采用水泵取水式技術(shù)供水。

（2）高度重視庫區(qū)漂浮物對機(jī)組技術(shù)供水的影響。水庫蓄水前應(yīng)對庫岸盡可能地進(jìn)行清理，并采取攔漂工程措施，以減小漂浮物的影響。

（3）加強(qiáng)工程建設(shè)過程的質(zhì)量控制。所有的機(jī)電設(shè)備、管路不是簡單拼裝起來就能穩(wěn)定運(yùn)行，就能見效益，一定要做好過程控制、質(zhì)量控制。尤其是隱蔽過程的處理，細(xì)節(jié)的處理——象該文所述的管路清掃、清洗，直接關(guān)系機(jī)組運(yùn)行的安全和穩(wěn)定。

（4）加強(qiáng)工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的繼承和借鑒，該文所述的泥沙堵塞問題，在過去的工程實(shí)踐中肯定有過很多成功和失敗的先例。只要稍微注意是完全可以避免的。

參考文獻(xiàn)

[1]戴寧，陽新峰，武豐林.淺析官地水電站技術(shù)供水濾水器堵塞成因及對策[J].四川水力發(fā)電，2012（5）：142-144.