秘魯HUANZA水電站技術(shù)供水系統(tǒng)探析

王曉嘉

摘 要：水電站輔機(jī)系統(tǒng)對(duì)整個(gè)電站起到非常重要的作用，技術(shù)供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)好壞會(huì)直接影響主機(jī)的運(yùn)行情況。本文針對(duì)秘魯HUANZA水電站的技術(shù)供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)選型，如何合理選擇適宜設(shè)計(jì)方案，并計(jì)算相關(guān)設(shè)備參數(shù)，最終選擇適宜設(shè)備型號(hào)等方面進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞：秘魯HUANZA水電站；技術(shù)供水；設(shè)計(jì)方案；設(shè)備選型

中圖分類號(hào)：TV735 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1.工程項(xiàng)目概述

HUANZA水電項(xiàng)目位于秘魯境內(nèi)，裝機(jī)容量為2× 47.88MW，水輪機(jī)型號(hào)為立式?jīng)_擊式機(jī)組，其中主廠房發(fā)電機(jī)層高程：EL：3357.20，大壩區(qū)高程：EL：4200，電站輔助系統(tǒng)包含油氣水等部分組成。

2.技術(shù)系統(tǒng)供水方案選定

通常技術(shù)供水方式有自流供水，水泵供水，混合供水，由于本電站機(jī)組類型為立式?jīng)_擊式機(jī)組，尾水渠水位較低，尾水水位達(dá)不到取水要求，導(dǎo)致冷卻水系統(tǒng)取水方式比較困難，不能采用從尾水渠取水供水方案，并且機(jī)組技術(shù)供水總用水量較大，因此在設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)電站具體情況充分考慮，并結(jié)合土建方面在廠房?jī)?nèi)配套壓力鋼管排水系統(tǒng)，壓力鋼管排水系統(tǒng)中配置消能閥及消能池，最終方案采用技術(shù)供水水池+水泵取水方案，具體在廠房配水環(huán)管層，兩臺(tái)機(jī)組中間位置底部開挖1個(gè)技術(shù)供水水池，單臺(tái)機(jī)組配套兩臺(tái)長(zhǎng)軸深井泵設(shè)備方案，分別在兩臺(tái)機(jī)組尾水渠中間預(yù)留300×300開孔與消防水池連通，這樣可以保證在機(jī)組開機(jī)后，水源不斷流入冷卻水池，冷卻水池的容量考慮機(jī)組停機(jī)后30h用水量，為了補(bǔ)充技術(shù)供水水池的用水量，壓力鋼管的排水系統(tǒng)管道也引入冷卻水池，一旦技術(shù)供水水池水位降低至報(bào)警值后，水位傳感器發(fā)送信號(hào)給中控，然后開啟壓力鋼管的排水系統(tǒng)備用水源進(jìn)行及時(shí)補(bǔ)充。

3.詳細(xì)機(jī)組技術(shù)供水參數(shù)信息

（1）上導(dǎo)及推力軸承用水量：50m3/h。（2）發(fā)電機(jī)空冷器用水量：280m3/h。（3）下導(dǎo)軸承用水量：20m3/h。（4）水輪機(jī)水導(dǎo)軸承：13.5m3/h。（5）水輪機(jī)主軸密封：1.5m3/h。（6）調(diào)速器冷卻器：4.5m3/h（業(yè)主技術(shù)要求中有特殊說明采用水冷式）。（7）技術(shù)供水壓力：0.2MPa～0.3MPa。

4.技術(shù)供水方案計(jì)算及設(shè)備選型

水輪發(fā)電機(jī)技術(shù)供水來自于冷卻水池，主要由長(zhǎng)軸深井泵，自動(dòng)反沖洗濾水器，閥門，管道及自動(dòng)化原件等，其中冷卻水的主要供水對(duì)象：（a）上導(dǎo)軸承及推力軸承；（b）下導(dǎo)軸承；（c）發(fā)電機(jī)空冷器；（d）水導(dǎo)軸承；（f）水輪機(jī)主軸密封；（g）調(diào)速器冷卻器（業(yè)主技術(shù)文件有特殊要求）。

4.1 冷卻水泵設(shè)備選型如下：

4.1.1 冷卻水泵流量

計(jì)算公式：

實(shí)際流量計(jì)算

4.1.2 冷卻水泵揚(yáng)程

當(dāng)水泵從冷卻水池取水，排下游時(shí)

式中：HB-冷卻水泵所需揚(yáng)程（m水柱）；▽L-最高的冷卻器（發(fā)電機(jī)上導(dǎo)）進(jìn)水管口高程（m）；▽W(xué)-下游尾水位標(biāo)高（m）；HL-冷卻器進(jìn)口水壓（m水柱）；（以克服冷卻器內(nèi)部壓降及排水管路的水力損失即可）；∑h1-水泵吸水管及管道的水力損失總和（m水柱）；V2/2g-排水管出口的流速水頭損失（m水柱）。

最終水泵型號(hào)規(guī)格選擇：長(zhǎng)軸深井泵，型號(hào)為：350JC/K400-36，詳細(xì)信息見表1。

4.2 濾水器設(shè)備選型

濾水器主要作用是清除水中懸浮物的常用裝置，通常有固定式及回轉(zhuǎn)式，針對(duì)水潤(rùn)滑導(dǎo)軸承和機(jī)組主軸密封用水對(duì)水質(zhì)要求較高，需在管道上加裝濾水器，考慮此業(yè)主技術(shù)要求及自動(dòng)化程度要求較高，故采用全自動(dòng)反沖洗濾水器，結(jié)合技術(shù)供水方案及相關(guān)原理圖信息，技術(shù)供水系統(tǒng)共配置兩臺(tái)濾水器，互為備用模式進(jìn)行操作，因此濾水器流量Q≥2QB=2×369.5=739m3/h，取管道流速為V=3m/s，計(jì)算得出濾水器通徑大約為：

（3）

所以選用DJ≤DS=300mm，詳細(xì)信息見表1所示的主要設(shè)備信息表。

4.3 閥門選擇

水系統(tǒng)所用的閥門有閘門、截止閥、止回閥等，閥門選擇及適用位置如下：（1）選用的閥門的公稱壓力，公稱直徑及使用范圍應(yīng)和所有主管，支管管道系統(tǒng)相適應(yīng)。（2）管道系統(tǒng)中的上導(dǎo)軸承及推力軸承，下導(dǎo)軸承，空冷器，水導(dǎo)軸承，主軸密封等支管及主管水泵出口位置，濾水器進(jìn)出口位置均配置閘閥和截止閥。（3）在水泵出口處裝設(shè)止回閥。（4）在主管道位置還裝設(shè)壓力釋放閥，主要是為了防止管道阻塞，水泵繼續(xù)供水，導(dǎo)致整個(gè)管道系統(tǒng)壓力過大而增設(shè)的安全閥。（5）閥門壓力均可選用1.0MPa。

4.4 管道壓力及材質(zhì)選擇

管道壓力根據(jù)技術(shù)供水水泵最大壓力0.36MPa進(jìn)行配套選擇，管道公稱壓力可以選用0.6MPa，總管道通徑要求根據(jù)計(jì)算得出（選用V=3m/s）

發(fā)電機(jī)空冷器總管道通徑為DJ≤DS=200mm。

相應(yīng)支管與水輪發(fā)電機(jī)軸承，主軸密封管道的通徑相配套。通常管徑為DN150及以內(nèi)用水，煤氣鋼管，管徑超過150mm采用電焊鋼管和無縫鋼管。由于業(yè)主對(duì)管道材質(zhì)有特殊要求，故按照業(yè)主的技術(shù)參數(shù)要求，配套不銹鋼材質(zhì)鋼管，主管道DN300采用不銹鋼無縫鋼管。

4.5 主要設(shè)備信息表（表1）

5.技術(shù)供水系統(tǒng)描述

本電站技術(shù)供水水源取至地下技術(shù)供水水池，通過長(zhǎng)軸深井泵進(jìn)行供水，每臺(tái)機(jī)組配套兩臺(tái)深井泵（主要考慮單機(jī)用水量較大進(jìn)行考慮）及1臺(tái)全自動(dòng)反沖洗濾水器，技術(shù)供水水源過濾后，再由主管道分支供兩臺(tái)機(jī)組各軸承，空冷器，主軸密封用水，因技術(shù)供水好壞會(huì)直接影響機(jī)組瓦溫及機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，故采用每臺(tái)機(jī)組備用1臺(tái)長(zhǎng)軸深井泵，并在自動(dòng)化程序設(shè)置為互為備用狀況，一旦主水泵出現(xiàn)問題，后臺(tái)監(jiān)測(cè)到管道壓力下降，及時(shí)發(fā)出信號(hào)啟動(dòng)備用水泵，為了防止管道系統(tǒng)及軸承內(nèi)部泥沙堵塞情況，在技術(shù)供水主管道配置1臺(tái)壓力釋放閥，同時(shí)設(shè)置動(dòng)作壓力值為0.5MPa，當(dāng)管道壓力達(dá)到動(dòng)作值時(shí)，啟動(dòng)壓力釋放閥，并將動(dòng)作報(bào)警信號(hào)傳輸至后臺(tái)中控，與此同時(shí)為了防止技術(shù)供水水源缺少而導(dǎo)致供水不足及水泵燒壞情況出現(xiàn)，其中在技術(shù)供水水池中設(shè)置水位傳感器，一旦監(jiān)測(cè)到水位下降至安全限位時(shí)，發(fā)出報(bào)警，同時(shí)打開壓力鋼管消能閥進(jìn)行補(bǔ)充水源，如果水位繼續(xù)下降至下限值，為了防止水泵及機(jī)組運(yùn)行，發(fā)出報(bào)警信號(hào)至后臺(tái)，后臺(tái)中控接收?qǐng)?bào)警信號(hào)，發(fā)出停機(jī)指令，以保證水泵及機(jī)組安全。

綜上所述，技術(shù)供水系統(tǒng)方式選定及水泵數(shù)量的選擇，應(yīng)根據(jù)設(shè)備投資費(fèi)用，運(yùn)行電耗及水泵室土建投資最省以及水泵的運(yùn)行管理方便為原則，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，擇優(yōu)選定。

參考文獻(xiàn)

[1]胡山博.水電站技術(shù)供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)探討[J].工業(yè)，2016（7）：232-232.