CCS水電站技術(shù)循環(huán)供水系統(tǒng)特點淺析

李卓，趙貝

（中國水利水電第十四工程局有限公司機電安裝分公司，云南昆明650001）

CCS水電站技術(shù)循環(huán)供水系統(tǒng)特點淺析

李卓，趙貝

（中國水利水電第十四工程局有限公司機電安裝分公司，云南昆明650001）

科卡科多辛克雷（簡稱CCS）水電站工程位于厄瓜多爾共和國Napo和Sucumbios省內(nèi)，工程由引水樞紐、輸水隧洞、調(diào)蓄水庫、壓力管道、地下廠房及地面開關(guān)站和控制樓等組成。地下主廠房內(nèi)安裝有8臺單機容量為184.5 MW的沖擊式水輪發(fā)電機組，地下主變洞GIS室內(nèi)安裝25臺容量為68.3 MVA的單相變壓器（1臺機組配3臺，備用1臺）。水輪發(fā)電機的空氣冷卻器、推力軸承油冷卻器、上導(dǎo)軸承油冷卻器、下導(dǎo)軸承油冷卻器、水導(dǎo)軸承油冷卻器和主變壓器均采用密閉循環(huán)冷卻水冷卻。

傳統(tǒng)技術(shù)供水特點；密閉循環(huán)式冷卻水；經(jīng)濟性；可靠性

1　傳統(tǒng)技術(shù)供水系統(tǒng)

水電站的技術(shù)供水系統(tǒng)主要針對水輪發(fā)電機組設(shè)備進行冷卻和潤滑，各用水設(shè)備對水量、水溫、水壓、水質(zhì)均有相應(yīng)的要求。傳統(tǒng)型技術(shù)供水系統(tǒng)，比如說：水泵供水、自流供水、水泵和自流混合供水、頂蓋取水、蝸殼取水、壓力鋼管取水等方式，對于技術(shù)供水水壓及水質(zhì)均能滿足要求的電站是經(jīng)濟可行的。水電站技術(shù)供水可靠性及經(jīng)濟性在電站實際運行中非常重要，由于部分電站水頭范圍大，可取用的冷卻水泥沙含量大且雜質(zhì)過多，很難滿足常規(guī)傳統(tǒng)技術(shù)供水方案的水壓及水質(zhì)要求。再加上傳統(tǒng)設(shè)計中選用的減壓閥和濾水器等水處理設(shè)備雖然技術(shù)上逐漸成熟，但仍存在設(shè)備環(huán)節(jié)的運行隱患，且設(shè)備投入較為昂貴。致使技術(shù)供水系統(tǒng)的減壓及水處理設(shè)備設(shè)置過于龐大復(fù)雜，技術(shù)供水系統(tǒng)復(fù)雜且難以檢修維護，設(shè)備投入大且運行可靠性欠佳。

2　循環(huán)式技術(shù)供水系統(tǒng)在水電站中的應(yīng)用

為了盡可能提高水電站技術(shù)供水系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性、可靠性，循環(huán)式技術(shù)冷卻水系統(tǒng)在國內(nèi)外水電站已得到廣泛的應(yīng)用。其工作原理為采用經(jīng)過水處理系統(tǒng)處理的清潔水源通過增壓泵進入機組各個冷卻器系統(tǒng)，出水再通過尾水冷卻器，與自然水進行熱量交換后回到機組冷卻器進水處。機組冷卻水在一個往復(fù)循環(huán)的系統(tǒng)中，通過流動的溫度較低的天然河水帶走機組運行產(chǎn)生的熱量。

由于循環(huán)水采用了經(jīng)過處理的清潔水，可有效防堵塞、防結(jié)垢、防腐蝕、防水生物，解決了水電站機組冷卻水水質(zhì)難以滿足技術(shù)供水要求的問題。

3　 CCS水電站技術(shù)供水系統(tǒng)供水方式及工作流程

技術(shù)供水系統(tǒng)采用密閉循環(huán)供水方式，每臺機組供水系統(tǒng)由2臺臥式離心泵（1主1備，流量為915 m3/h，揚程為38 m）、1臺立式離心泵（流量為60 m3/h，揚程為8 m）、20臺尾水冷卻器、1個容積為1.0 m3的膨脹補水箱、各種閥門自動化儀表及相關(guān)管路等組成。冷卻水通過機組各冷卻器后，經(jīng)回水總管流經(jīng)布置于尾水支洞中的尾水冷卻器，利用尾水進行熱交換，降低冷卻水溫度，再通過臥式離心泵加壓送至機組各用水設(shè)備。整個管路系統(tǒng)的充水、補水由設(shè)置在高處的膨脹補水箱來完成。膨脹補水箱的水來自于經(jīng)過處理的廠外高位水池的清潔水，因此，該系統(tǒng)可有效防止管道堵塞、結(jié)垢、腐蝕和水生物滋生。

4　 CCS電站主變冷卻器及主軸密封供水

考慮到主變壓器存在空載運行和正常運行兩種工況，因此，在系統(tǒng)中增加了1臺流量較小的立式離心泵，用于主變在空載運行時的供水。主軸密封材料采用進口高分子材料，在水輪機尾水壓水運行時自動投入，在正常運行時（無壓運行）能自動切除。主軸密封供水水源取自經(jīng)過處理的廠外高位水池，采用自流供水方式，在取水管路上并聯(lián)設(shè)2臺高精度濾水器，以確保密封用水的清潔度。

5　 CCS水電站循環(huán)式技術(shù)供水系統(tǒng)的主要設(shè)備

CCS電站技術(shù)供水系統(tǒng)主要分為取水系統(tǒng)、儲水系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等。

5.1取水系統(tǒng)

CCS電站技術(shù)供水清潔水源來自電站高位水池經(jīng)過水處理系統(tǒng)生產(chǎn)的清潔水，水處理系統(tǒng)取水來自水源井，經(jīng)過增壓泵輸水至高位水池，而后經(jīng)過工業(yè)水處理系統(tǒng)，生產(chǎn)出干凈的可用水。

5.2儲水系統(tǒng)

工業(yè)水處理系統(tǒng)生產(chǎn)出的清潔水儲存在高位水池產(chǎn)水池中，產(chǎn)水池出水口經(jīng)過管道接入地下廠房技術(shù)供水用膨脹水箱。膨脹水箱內(nèi)設(shè)置有液位浮球開關(guān)，信號送至機組監(jiān)控系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)出膨脹水箱液位低報警信號后，由運行人員手動打開膨脹水箱進水閥門，給水箱補水。

5.3循環(huán)系統(tǒng)

膨脹水箱內(nèi)的水通過自流，流入機組技術(shù)供水循環(huán)系統(tǒng)。技術(shù)供水循環(huán)系統(tǒng)由控制柜、循環(huán)水泵（2臺離心泵A和1臺離心泵B）、尾水冷卻器、管道、減壓閥等組成?？傔M水、出水管上裝有流量計，流量信號上送至機組監(jiān)控系統(tǒng)和技術(shù)供水現(xiàn)地控制柜。其他導(dǎo)軸承及空冷器冷卻器管路上安裝有機械式壓力表計、機械式溫度計、壓力變送器、測溫RTD、冷卻水流量開關(guān)、壓力開關(guān)等自動化元件。

當(dāng)水泵控制系統(tǒng)接收到機組監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出的開啟技術(shù)供水命令時，技術(shù)供水主泵A啟動，2臺離心泵互為主備用，啟動條件按照每臺泵的啟動時間來判斷。若控制柜PLC判斷1號離心泵運行時間短，則收到監(jiān)控系統(tǒng)啟動命令后，PLC向1號泵軟起裝置發(fā)出啟動命令，1號離心泵運行，同時上送運行信號至監(jiān)控。當(dāng)1號離心泵連續(xù)運行6 h后，輪換啟動2號泵，輪換時先啟動2號泵，待2號泵啟動完成后，延時60 s停1號泵，經(jīng)過一個輪換后泵的運行時間清零。在啟動過程中，當(dāng)其中1臺泵故障報警時，自動發(fā)啟動另外一臺泵的命令。若2臺泵啟動均失敗的情況下，PLC發(fā)出啟動離心泵B的命令（當(dāng)然，這種情況下各個冷卻器系統(tǒng)的流量是不能滿足的，B泵僅供主變壓器空載運行時的冷卻水）。以上所有泵的運行信號、壓力開關(guān)、壓力變送器、測溫RTD及流量開關(guān)信號均上送至機組監(jiān)控系統(tǒng)。

5.4冷卻系統(tǒng)

水冷卻系統(tǒng)是通過安裝在尾水中的冷卻器進行熱量交換的，循環(huán)水在給機組各部位冷卻降溫后循環(huán)至尾水冷卻器，通過溫度較低的尾水進行冷卻后，水又被循環(huán)至機組技術(shù)供水總進水管，就這樣不斷的循環(huán)。水循環(huán)過程中，密閉系統(tǒng)內(nèi)的水會不同程度的損失，損失的水通過膨脹水箱進行補給。

6　循環(huán)式技術(shù)供水系統(tǒng)的維護

傳統(tǒng)的技術(shù)供水系統(tǒng)，冷卻水源來自天然河流，水質(zhì)含有大量泥沙等雜物，技術(shù)供水盡管有經(jīng)過濾水器等濾水設(shè)備，但供水管道也會經(jīng)常出現(xiàn)堵塞、腐蝕等現(xiàn)象，現(xiàn)場維護量較大。在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，水源來自經(jīng)過處理的清潔生活用水，所以不會發(fā)生管道堵塞等現(xiàn)象。但是，蒸發(fā)、滲漏現(xiàn)象會使密閉循環(huán)水量逐漸減少。該系統(tǒng)的維護主要是對膨脹水箱等補給設(shè)備、循環(huán)水泵、控制柜、尾水冷卻器等設(shè)備的維護。維護量相對傳統(tǒng)技術(shù)供水系統(tǒng)減少很多。

7　結(jié)語

目前大多數(shù)國內(nèi)外水電站應(yīng)用了循環(huán)冷卻技術(shù)供水，實踐證明，該系統(tǒng)是一種可行、經(jīng)濟、實用的技術(shù)供水方案。在進行水電站技術(shù)供水設(shè)計時，可結(jié)合電站實際情況，通過技術(shù)經(jīng)濟比較，選擇合適的技術(shù)供水系統(tǒng)。

［1］CCS水電站技術(shù)供水系統(tǒng)廠家技術(shù)文件［Z］.

［2］龍海軍，耿清華.循環(huán)冷卻技術(shù)供水系統(tǒng)在某水電站的設(shè)計及應(yīng)用［J］.吉林水利，2014（2）：50-52.

［3］楊銳.循環(huán)冷卻水在水電站技術(shù)供水系統(tǒng)的應(yīng)用［J］.中國水能及電氣化，2009（11）：35-37.

TV735

B

1672-5387（2016）09-0065-02

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.09.022

2016-04-15

李卓（1987-），男，助理工程師，從事電氣試驗工作。