寶泉抽水蓄能機組技術(shù)供水系統(tǒng)調(diào)試與改進

王 磊，張玉良

（河南國網(wǎng)寶泉抽水蓄能有限公司，河南 新鄉(xiāng) 453636）

寶泉抽水蓄能機組技術(shù)供水系統(tǒng)調(diào)試與改進

王 磊，張玉良

（河南國網(wǎng)寶泉抽水蓄能有限公司，河南 新鄉(xiāng) 453636）

對寶泉抽水蓄能電站機組技術(shù)供水系統(tǒng)調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問題進行分析、改進和總結(jié)，并提出該系統(tǒng)應(yīng)予關(guān)注的問題，可供設(shè)計、調(diào)試和運行人員參考。

抽水蓄能機組；技術(shù)供水系統(tǒng)；調(diào)試；改進

1 寶泉抽水蓄能電站機組技術(shù)供水系統(tǒng)簡介

寶泉抽水蓄能電站位于河南省輝縣市薄壁鎮(zhèn)大王廟以上2.4km的峪河上，是一座日調(diào)節(jié)純抽水蓄能電站。電站裝機容量為1200MW，單機容量為300MW，共安裝4臺水泵水輪機-發(fā)電電動機組。

每臺機組的技術(shù)供水系統(tǒng)采用水泵單元供水方式，其主水源從本機組尾水管內(nèi)取水；備用水源取自全廠機組和公用設(shè)備供水總管，此供水總管分別由1號和4號機組尾水閘門下游側(cè)取水。每臺機組水泵單元供水系統(tǒng)設(shè)置2臺供水泵和2臺濾水器，均為1主1備。主水源取水后經(jīng)供水泵加壓后供給機組和主變的冷卻水用戶，而后經(jīng)機組排水總管排至本機組尾水閘門下游側(cè)。

機組技術(shù)供水系統(tǒng)的供水作為主軸工作密封的備用水源，采用水泵增壓方式，設(shè)有2臺增壓泵，1主1備。從壓力鋼管取水，經(jīng)減壓閥減壓后供水作為主軸工作密封的常用水源。

轉(zhuǎn)輪上、下止漏環(huán)冷卻水取自壓力鋼管，經(jīng)2級節(jié)流孔板減壓和濾水器過濾后供給。

每臺主變設(shè)置1臺空載供水泵，由全廠機組和公用設(shè)備供水總管取水。4臺主變設(shè)置1臺公用備用泵，其取水管與1號主變空載供水泵取水管連通。全廠主變5臺空載供水泵均連接在1根主變空載冷卻備用供水總管上。主變空載冷卻備用排水管全廠連通，并分別接入每臺主變滿載冷卻排水管。

2 機組技術(shù)供水系統(tǒng)/全廠公用設(shè)備供水系統(tǒng)用戶及流量、壓力及供水管徑

機組技術(shù)供水系統(tǒng)各用戶的供水流量及供水管徑，見表1。全廠公用設(shè)備供水系統(tǒng)各用戶的供水流量、壓力和供水管徑，見表2。

表1 機組技術(shù)供水系統(tǒng)各用戶的供水流量和供水管徑一覽表

表2 全廠公用設(shè)備供水系統(tǒng)各用戶的供水流量、壓力和供水管徑一覽表

3 機組技術(shù)供水系統(tǒng)安裝調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問題、改進措施及其效果

3.1 管路閥門和監(jiān)測儀表等配件供貨的規(guī)格數(shù)量與設(shè)計不符

機組技術(shù)供水系統(tǒng)設(shè)計及設(shè)備供貨由ALSTOM負(fù)責(zé)，但其埋設(shè)管路和機墩外明敷管路施工布置圖委托華東院（ECIDI）設(shè)計。這部分設(shè)計圖紙設(shè)計與設(shè)備供貨不相符合，由于前期施工期間技術(shù)供水系統(tǒng)管路上多采用蝶閥，機組調(diào)試過程中用蝶閥調(diào)控流量及壓力不如閘閥，且管路上壓力、流量和溫度等顯示儀表還沒有安裝，不能準(zhǔn)確反映調(diào)試過程中各個管路的壓力，流量，溫度等參數(shù)。為了在機組供水系統(tǒng)充水調(diào)試時便于調(diào)整各用水部位的壓力和流量，經(jīng)協(xié)調(diào)對1號機組技術(shù)供水管路系統(tǒng)閥門和監(jiān)測儀表等配件的規(guī)格數(shù)量進行修改，見表3。

表3 1號機組技術(shù)供水系統(tǒng)管路閥門和監(jiān)測儀表修改一覽表

3.2 機組技術(shù)供水系統(tǒng)充水調(diào)試時發(fā)現(xiàn)的問題、改進措施及其效果

（1）技術(shù)供水/排水總管不能按總供水流量進行沖洗

查其原因是設(shè)計未考慮安裝總管沖洗的連接彎頭；施工單位以往也沒有按總供水流量沖洗技術(shù)供水系統(tǒng)管路的理念。總供水流量沖洗即將空冷器DN250供水管和空冷器DN250排水管連接起來，對供水/排水總管進行沖洗。這種沖洗管路的方式有以下好處：

1）安裝簡便，將空冷器DN250供水管和排水管閥門卸掉，加裝一根兩端帶法蘭的連通管即可實現(xiàn)。

2）總供水流量沖洗可清洗得比較干凈，有利于減少管路水力損失。

（2）技術(shù)供水泵出口流量達(dá)不到設(shè)計值

初步分析原因：一是管路阻力增大；二是供水泵供水流量不足。

表4 機組技術(shù)供水泵技術(shù)參數(shù)

表5 機組技術(shù)供水泵流量與揚程對應(yīng)關(guān)系

機組技術(shù)供水系統(tǒng)初期調(diào)試過程中，啟動技術(shù)供水泵后發(fā)現(xiàn)水泵流量偏小，低于設(shè)計要求的冷卻水流量842m3/h。這兩臺機組技術(shù)供水泵工廠已做過出廠驗收試驗，試驗結(jié)果基本符合合同要求，且在工作點37.54m揚程時其流量已經(jīng)達(dá)到866.27m3/h。因此，當(dāng)時參與調(diào)試的人員普遍認(rèn)為，問題可能出在管路上，管路實際阻力過大，水泵揚程偏小導(dǎo)致流量不足。

考慮到發(fā)電電動機是機組技術(shù)供水的最大用戶，其中空冷器和上導(dǎo)推力軸承油外循環(huán)冷卻器的用水流量分別為441m3/h和165m3/h；下導(dǎo)軸承油冷卻器的用水流量為17m3/h。因此，首先對發(fā)電電動機冷卻水用戶進行供水試驗。

啟動一臺供水泵，只給發(fā)電機各用戶供冷卻水，泵前后壓力為：0.8/1.25MPa，空冷器流量：290m3/h。推力和上導(dǎo)油外循環(huán)冷卻器流量：160m3/h。下導(dǎo)流量油冷卻器流量：11m3/h。供水泵工作電流:165A,電壓：400V。

通過此次試驗，當(dāng)時又懷疑ALSTOM供貨的流量計是否有問題。采取同樣試驗，并用新采購的數(shù)顯流量計與ALSTOM的流量計作比較，結(jié)果讀數(shù)基本一致。因此，排除了對ALSTOM流量計不夠準(zhǔn)確的疑慮。隨后將6只空冷器入口的節(jié)流板去掉，啟動一臺供水泵，揚程37m下,空冷器流量為366m3/h。推力和上導(dǎo)流量為175m3/h。下導(dǎo)流量為11.9m3/h。供水泵工作電流為205A,電壓為400V。由此可見，發(fā)電電動機空冷器入口節(jié)流孔板的阻力較大，對流量的影響很大。

確定將機組所有用戶閥門、節(jié)流孔板全部打開，并測量各用戶進出口壓力。

此次測量結(jié)果：除主軸工作密封流量滿足要求外，其他用戶流量都未達(dá)到設(shè)計流量要求。因此，我們分析可能存在的問題，并逐個排查。

1）對管路進行檢查清掃，排除水泵流道不暢通的影響。

抽水蓄能電站水質(zhì)相對較好，且取水口還設(shè)有攔污柵，安裝單位在每段管路焊接前后都作了清理，不應(yīng)該有較大的污物殘留在管道內(nèi)部。為了排除這種猜測，我們把供水泵泵殼打開檢查，結(jié)果未發(fā)現(xiàn)任何阻塞物。這就排除了水泵流道不暢通的可能性。

2）在易集氣的部位加裝排氣閥，減少集氣對管路過流的影響。

由于電站管路布置中有些管路較長，且彎管也較多，這些地方較容聚集空氣，從而影響管路的過流能力。為了排除這些影響，確定在1號機組段DN400全廠機組和公用設(shè)備供水總管和2臺濾水器出口處各安裝1只排氣閥。

3）將由尾閘后取水改從機組尾水管取水。

由于此時取水口還未完全形成，臨時從DN400供水總管上取水，該總管上用戶較多，管網(wǎng)長，阻力大，為排除此原因，將取水口改至機組尾水管，并用壓縮空氣對取水口進行了吹掃。排除了取水口堵塞的可能性。

4）檢查修改供水泵出口蝶式止回閥的安裝位置，滿足止回閥全開度的要求，減小管路局部阻力系數(shù)。

從數(shù)據(jù)上看，技術(shù)供水泵出口壓力為1.27MPa,供水總管壓力為1.05MPa。兩者相差22.4m壓差，技術(shù)供水泵高程和供水總管高程約為6.5m，即使計入管路沿程損失，其損耗還是偏大。技術(shù)供水泵出口至上層供水總管之間只有蝶閥和止回閥。因此，懷疑蝶閥和止回閥對管路的損失影響很大。而且蝶閥和水泵出口止回閥為直接連接，中間沒有短管連接，止回閥結(jié)構(gòu)為傳統(tǒng)的雙閘板、單向開啟的止回閥，止回閥全開時，閥瓣影響了蝶閥的開度，致使蝶閥不能完全打開，為排除此影響，在水泵出口蝶閥和止回閥之間增加長度400mm的短管，消除了蝶閥和止回閥之間的干擾。

5）為驗證水泵性能，將兩臺尚未安裝的供水泵返廠試驗。

6）為驗證供水泵葉型對流量的影響，現(xiàn)場對一臺技術(shù)供水泵進行打磨。打磨工作完成后對兩臺泵進行試驗。

綜上所述，寶泉抽水蓄能電站機組技術(shù)供水系統(tǒng)經(jīng)過改進后，技術(shù)供水系統(tǒng)供水流量滿足，運行穩(wěn)定。目前機組技術(shù)供水系統(tǒng)各用戶流量測試結(jié)果基本滿足了機組設(shè)備運行的要求。

4 抽水蓄能電站機組技術(shù)供水系統(tǒng)設(shè)計、調(diào)試和運行應(yīng)予關(guān)注的問題

寶泉電站1號機組技術(shù)供水系統(tǒng)通過調(diào)試，發(fā)現(xiàn)了問題，進行了改進，取得了收獲。機組技術(shù)供水系統(tǒng)設(shè)計、調(diào)試和運行中應(yīng)關(guān)注以下主要問題：

（1）機組技術(shù)供水系統(tǒng)管路設(shè)計和監(jiān)測儀表配置需同時滿足兩種方式的要求，一是充水調(diào)試，二是正常運行。其中充水調(diào)試時應(yīng)具有按總供水流量沖洗管路的功能。因此，設(shè)計應(yīng)考慮沖洗管路所需連接管件的安裝布置問題。供水泵出口供水管上蝶式止回閥盡量水平安裝，確需立式安裝時其安裝位置，必須滿足止回閥全開度的要求。

（2）機組技術(shù)供水系統(tǒng)供水泵選型設(shè)計時揚程和流量按照水力計算宜留有足夠的裕量（比如工作揚程應(yīng)按最大計算揚程再預(yù)留3～7m；工作流量應(yīng)按最大計算流量再預(yù)留15%～20%考慮），以增強供水泵供水能力（流量和壓力）的可靠性。

（3）對于機組技術(shù)供水系統(tǒng)用戶位置距離最遠(yuǎn)、高程最高的主變滿載供水方式宜從機組供水泵出口總供水管止回閥后即單獨引取主變冷卻供水管，或與主變空載供水統(tǒng)籌考慮設(shè)置增壓泵供水方式，以保證達(dá)到其供水流量和壓力的要求。

（4）機組技術(shù)供水系統(tǒng)中水泵水輪機和發(fā)電電動機各用戶的供水/排水上應(yīng)設(shè)置流量和壓力的自動化計量顯示儀表，其中各用戶的供水流量傳感器/變送器的二次顯示儀表應(yīng)集中配置在一個流量測量盤上，不宜分散布置，以利于調(diào)試和運行觀測。

（5）機組技術(shù)供水系統(tǒng)埋設(shè)混泥土中的壓力管路（包括供水管和排水管）必須按照國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進行耐水壓試驗。施工監(jiān)理應(yīng)在耐水壓試驗和混泥土覆蓋過程中實施旁站監(jiān)理，以切實監(jiān)督和保證埋設(shè)壓力管路的安裝質(zhì)量。

TV735

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1672-5387（2010）02-0053-03

2010-01-27

王磊，助理工程師，從事抽水蓄能電站設(shè)備檢修維護工作。