八盤峽水電站機組技術(shù)系統(tǒng)改造的技術(shù)總結(jié)報告

朱雪峰

（黃河上游水電開發(fā)公司隴電分公司八盤峽水電站維護部，蘭州 730094）

八盤峽水電站機組技術(shù)系統(tǒng)改造的技術(shù)總結(jié)報告

朱雪峰

（黃河上游水電開發(fā)公司隴電分公司八盤峽水電站維護部，蘭州 730094）

自建站以來，八盤峽電站汛期發(fā)電機組技術(shù)供水系統(tǒng)一直是影響八盤峽水電站機組安全運行的主要因素，為提高汛期機組技術(shù)供水的可靠性，使其在汛期不受泥沙等雜物的影響，提高機組運行安全可靠性，我們對四川大學高新技術(shù)研究中心設計的電站閉式循環(huán)水系統(tǒng)進行了認真考察和評估，根據(jù)我廠實際情況，認為這套系統(tǒng)適合我站情況，有必要實施及對現(xiàn)有技術(shù)供水系統(tǒng)進行改造。

八盤峽汛期機組技術(shù)供水系統(tǒng)；安全運行的主要因素；有必要實施進行改造

1 工程概況

八盤峽水電站位于甘肅省蘭州市以西50km黃河干流上，電站總裝機容易180 MW，其中1#、2#為國產(chǎn)機組（哈爾濱電機廠制造，2臺×36MW）；3#、4#、5#為進口機組（瑞典ΑSEΑ公司制造，3臺×36MW）。機組基本資料及有關參數(shù)如下：

（1）電站最大水頭19.6m、最小水頭11.6m、設計水頭18m；

（2）下游正常尾水位1560.30m、最低尾水位1558.35m、機組安裝高程為1552.00m；

（3）電站多年平均氣溫9.7℃，極端最高氣溫43.0℃，極端最低氣溫-20.3℃，月平均最高氣溫22.6℃，最低氣溫度5.4℃。

（4）電站多年平均水溫11.20℃、最高水溫25.2℃；

（5）河流多年平均含沙量35kg/m3、實測量大含沙量306kg/m3、汛期平均含沙量4.55kg/m3；

（6）五臺機組冷卻水總計1129.3m3/h。詳情如表1。

表1 八盤峽水電站機組技術(shù)供水統(tǒng)計表

1.1 電站原有供水方式及存在的問題

電站原設計有兩種技術(shù)供水方式：沉淀池供水和壩前（或蝸殼）供水。

（1）汛期機組技術(shù)供水方式為沉淀池供水方式，即從壩前工業(yè)取水口取水，由供水泵抽至沉淀池（沉淀池產(chǎn)水量1200 m3/h），經(jīng)沉淀池沉淀后自流分配給各臺機組；

（2）非汛期機組技術(shù)供水方式為壩前供水方式，各臺機組壩前（或蝸殼）取水，單元自流供水。

以上兩種機組技術(shù)供水均屬于敞開式供水方式，即機組冷卻水取自上游，經(jīng)機組冷卻器后直排尾水，此種供水方式既不經(jīng)濟（耗水率高），又不可靠，其弊端表現(xiàn)在：

1）由于汛期直接從壩前取水口取水，河水中的泥沙及雜物較多，經(jīng)常造成工業(yè)取水口攔污柵、供水系統(tǒng)濾過器堵塞，影響機組冷卻水供給，嚴重時導致機組不能供水而被迫停運。

2）由于汛期黃河泥沙含量較高，對供水系統(tǒng)供水設備及機組冷卻器造成磨損破壞，設備故障頻發(fā)，設備維護工作量增大，嚴重影響機組安全穩(wěn)定運行。

3）電站每到汛期都要面臨大規(guī)模的冷卻水系統(tǒng)及其管路的清理，特別是湟水河（八盤峽上游黃河一大支流）來洪水時，機組供水系統(tǒng)水質(zhì)及冷卻設備的效率較差，造成機組各部軸承和發(fā)電機溫度升高而被迫停運，最嚴重的一次是1995年9月1日全廠僅靠1#機運行（推力軸承為塑料瓦）帶負荷4MW，全站幾乎面臨停電的危險，所以在汛期機組的供水系統(tǒng)對全站安全生產(chǎn)影響極大。

八盤峽水電站在汛期由于上游來水含沙量高，引起冷卻水壓降低，特別是湟水河來洪水時由于機組冷卻水問題使機組被迫降低負荷甚至停運。表2是近幾年汛期因機組冷卻系統(tǒng)故障在汛期典型來洪水日造成的當日損失電量和年均損失電量的統(tǒng)計情況。

表2 近年汛期冷卻系統(tǒng)缺陷電量損失統(tǒng)計表

從表2統(tǒng)計情況看，每年汛期都對機組運行有很大的影響，其中1995、1997、1999、2001年影響最大，主要原因一是攔污柵壓差較大、降低了發(fā)電水頭；二是機組冷卻水供給不足而被迫減少出力。空冷器、水導、集油槽、上導、下導、推力等處溫度升高，直接威脅機組運行安全。從洪水期水能利用和系統(tǒng)運行情況看，八盤峽水電站是甘肅省在黃河干流上的第三個梯級電站，當湟水河來洪水時，因冷卻水系統(tǒng)問題使機組負荷帶不上去，在系統(tǒng)調(diào)度上直接影響到上游電站（劉家峽、鹽鍋峽）的正常運行，給甘肅電網(wǎng)帶來較大的損失，大量的棄水降低了水能利用效率，影響了電站的經(jīng)濟效益。僅2001年7月9日一10日，八盤峽水電站減少出庫流量約500m3/s，上游鹽鍋峽水電站少發(fā)電量約700萬kwh，劉家峽水電站少發(fā)電量約1890萬kwh。按每年一次洪水過程，根據(jù)洪水期間機組運行、狀態(tài)及出力減少情況進行電量損失估算，從1995-2001七年中，僅八盤峽水電站共損失電量約14776萬kwh.若加上劉、鹽兩站，因八盤峽出力減小而影響上游電站正常發(fā)電的損失，則電量損失更大。

汛期機組技術(shù)供水一直是影響八盤峽水電站機組安全運行的主要因素，為改善汛期機組技術(shù)供水條件，使其在汛期不受泥沙等雜物的影響，提高機組運行安全和可靠性，我們對四川大學高新技術(shù)研究中心設計的電站閉式循環(huán)水系統(tǒng)進行了認真考察和評估，根據(jù)我廠實際情況，認為這套系統(tǒng)適合我站情況，有必要實施及對現(xiàn)有技術(shù)供水系統(tǒng)進行改造。

1.2 機組技術(shù)供水系統(tǒng)改造的基本方案

經(jīng)過可行性研究、初步設計、施工設計后，對方案進行討論和優(yōu)化，并對其嚴格審查，最后決定采用清水閉式循環(huán)供水方式 。

（1）汛期（（5月至9月）機組冷卻水采用清水閉式循環(huán)供水（主要改造部分），沉淀池作為備用供水水源。

（2）枯水期（10月至次年4月）機組冷卻水采用蝸殼自流單元供水，壩前取水作為備用供水水源。

（3）機組主軸密封用水連接到原供水系統(tǒng)上，根據(jù)運行的不同情況，選擇沉淀池、清水池和壩前取水三種方式之一向其供水。

（4）全廠消防系統(tǒng)用水由清水池供給。

1.3 機組技術(shù)供水系統(tǒng)改造的基本原則

（1）技術(shù)供水系統(tǒng)的改造要充分考慮其可靠性，經(jīng)濟性和可行性，要深入研究施工的可行性方案。

（2）基本保留現(xiàn)有的機組技術(shù)供水系統(tǒng)，把現(xiàn)有的機組技術(shù)供水系統(tǒng)作為將，來改造后新供水系統(tǒng)的備用供水系統(tǒng)。

（3）在改造施工過程中，要保證不影響機組正常運行.

2 機組技術(shù)供水系統(tǒng)改造的基本情況

2.1 機組技術(shù)供水系統(tǒng)改造基本構(gòu)成及工作原理

該系統(tǒng)由尾水冷卻器、循環(huán)水池及泵房、循環(huán)水泵及電氣控制柜、供水總管、回水總管五部分組成。在清水期將循環(huán)水池充滿清水，在汛期利用循環(huán)水泵將池內(nèi)清水打入位于尾水渠的冷卻器，經(jīng)過冷卻后進入機組供水母管，分配至各臺機組冷卻系統(tǒng)使用，各臺機組冷卻后的回水匯入回水母管，返回循環(huán)水池，從而形成封閉循環(huán)。

2.2 機組技術(shù)供水系統(tǒng)改造的主要設備

（1）尾水冷卻器：共5臺。為保證冷卻效果，單臺冷卻器的散熱容量按單臺48MW水輪發(fā)電機組容量進行設計，由四川大學高新技術(shù)研究中心設計，四川鍋爐廠制造。冷卻器通過托架安裝于尾水渠斜坡上。

（2）循環(huán)水泵：共4臺。型號為KQW200/400-75/4，由上海凱泉泵業(yè)集團公司生產(chǎn)。揚程：50m，流量：400m3/

（3）主要管路：供水、回水總管采用φ529×10螺旋焊接鋼管，共26根×12米=312米，重約40噸。

供水總管自循環(huán)房至主廠房右側(cè)，在沉淀池出水閥門之后接入機組供水總管，并裝設兩臺DN500的電動閥門，從而實現(xiàn)兩套供水系統(tǒng)的隔離，并可方便進行切換。

回水母管自主廠房水輪機層至循環(huán)水池，各臺機組冷卻系統(tǒng)出水由直排尾水改至匯入回水母管。

（4）泵房及循環(huán)水池：泵房及循環(huán)水池布置在尾水渠右岸，為兩層棍凝土框架結(jié)構(gòu)，下層為循環(huán)水池，上層為循環(huán)泵房，在泵房內(nèi)布置循環(huán)泵及電控盤。

循環(huán)水池容積：1）總?cè)莘e：177.7立方米；2）有效容積：156.8立方米〔溢流管底以下至循環(huán)水池底部的容積）；3）有效可用容積109.8立方米（溢流管底以下至水泵底閥以上部分容積）。

2.3 機組技術(shù)供水系統(tǒng)改造施工情況簡介

根據(jù)施工方案，整個改造工程施工分為五個部分：

（1）尾水冷卻器設計制造及安裝。本部分工程外包給四川大學高新技術(shù)研究中心完成。冷卻器在出廠前，逐臺進行打壓，并做了泵通試驗；在現(xiàn)場安裝前，冷卻器與托架進行了整體預裝，并在現(xiàn)場進行了打壓試驗。冷卻器用50T吊車整體吊裝下水.

（2）水池及水泵房的建設及管路溝混凝土開挖。工程嚴格按照《工業(yè)與民用建筑標準和規(guī)范》施工，工程質(zhì)量達到技術(shù)規(guī)范要求。

（3）水輪機層機組油、水、風三系統(tǒng)管路的移位。

（4）供水管路和回水管路的焊接安裝。

（5）循環(huán)水泵及電氣柜安裝。

2.4 機組技術(shù)供水系統(tǒng)改造后的運行狀況

八盤峽水電站機組技術(shù)供水系統(tǒng)改造工程于2002年3月22日正式開工，于7月18日施工結(jié)束，從7月19日系統(tǒng)正式充水、通電，并開始全面消缺，到8月22日16： 45分正式投入運行。在歷時5個月的改造過程中，我們精心組織、嚴格把關、從源頭控制施工質(zhì)量，對遇到的問題逐一排查解決，廣大施工人員克服了施工中遇到的種種困難，使這項工程得以順利竣工，并投入運行。

閉式循環(huán)系統(tǒng)投用后，機組進口水壓0. 2MPa，回水壓力0. 07MPa，機組各部位溫度及水壓均正常。四臺循環(huán)水泵正常為三用一備，運行穩(wěn)定，基本參數(shù)均達到設計標準。電氣控制柜及動力柜運行正常，符合技術(shù)協(xié)議要求。

3 機組技術(shù)供水系統(tǒng)改造后遺留的問題

八盤峽水站機組技術(shù)供水改造工程的成功實施，不但在安全生產(chǎn)上徹底扭轉(zhuǎn)了因技術(shù)供水帶來的被動局面，而且在經(jīng)濟上也帶來了巨大好處，但是工程因為涉及面較廣，施工難度大，竣工后仍有諸多不完善之處：

（1）循環(huán)水泵的控制回路還未引至中央控制室接入計算機監(jiān)控。

（2）供水管路的水壓不能自動控制，如系統(tǒng)出現(xiàn)過水壓時不能自動調(diào)節(jié)或停泵，導致機組冷卻器有可能過壓而破裂。

（3）尾水冷卻器客觀原因不能完全排空，防凍措施及方案不甚滿意，目前確定有兩種防凍方案：一是啟動一臺循環(huán)水泵供一單元一臺機組進行小范圍閉式循環(huán)，其它機組壩前自流供水；二是在尾水冷卻器進口母管加裝DN200的排水管（帶閥門）至尾水，倒流機組壩前技術(shù)供水至閉式循環(huán)系統(tǒng)，經(jīng)尾水冷卻器后從加裝的DN200排水管排走。

（4）機組水系統(tǒng)的某些閥門關不嚴而漏水，導致閉式循環(huán)系統(tǒng)漏水，漏水量約為4m3/h，目前暫時采用消防水等量補給的臨時方案，以后結(jié)合組大、小修，對機組水系統(tǒng)閥門逐一排查，消除漏水的死角，最終取消臨時補水方案。

針對以上存在的問題，下一步將存在的問題逐個進行改進和完善，使這項改造工程更架趨于合理的完善。

4 結(jié)語

八盤峽水電站機組技術(shù)供水改造工程的成功實施，徹底解決了電站在汛期機組技術(shù)供水的不可靠性，大大減少了因機組技術(shù)供水問題導致停機或降低負荷次數(shù)，避免造成大理的棄水，從而提高水能利用效率，經(jīng)濟效益非常顯著，而且也極大地提高了發(fā)電的可靠性，對我站的安全生產(chǎn)起到極其重要的作用。

［1］趙國發(fā).水電站運行規(guī)程［S］.甘肅省電力工業(yè)局.

［2］立軸水輪發(fā)電機組的冷卻水技術(shù)標準［S］.哈爾濱電機廠.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.19.172