淺談小浪底水電廠機組大軸頂部冒水

劉婉 王丹陽 鄭雪冰 李勣譞

摘要：對機組大軸頂部冒水進行分析，提出止水措施，并在實踐中得到應(yīng)用，為機組停機避沙提供了有力依據(jù)。

關(guān)鍵詞：水電站;水輪發(fā)電機組;大軸頂部冒水;止水措施

0? ? 引言

小浪底水電站是黃河干流上的一座大型水利樞紐工程，共裝設(shè)6臺300 MW混流式水輪發(fā)電機組。2018年7月以來，因黃河流域防汛需求，小浪底水庫庫水位不斷下降，機組運行水頭不斷降低。受水庫排沙影響，機組過機含沙量較高，經(jīng)定時觀測，小浪底機組過機含沙量最大達到72.85 kg/m3，造成停機避沙機組尾水管淤堵、發(fā)電機大軸補氣管頂部冒水的異常情況，現(xiàn)對這一異常情況加以分析。

1? ? 大軸中心補氣概況及原理

小浪底電廠水輪發(fā)電機組運行過程中，為防止因尾水真空及空腔渦帶造成轉(zhuǎn)輪空蝕，水輪機效率降低，加大機組振動，嚴(yán)重時還會損壞設(shè)備，特采用這種結(jié)構(gòu)簡單的大軸中心補氣方式向尾水補氣（圖1），因為該方式的補氣口直接通向尾水錐管的負壓區(qū)，具有很好的補氣效果好，提高了水輪發(fā)電機組運行的穩(wěn)定性。

2? ? 機組大軸補氣管頂部溢出原因分析

2018年7月以來，因黃河流域防汛需求，小浪底水庫庫水位不斷下降，造成機組運行水頭不斷降低。受水庫排沙影響，機組過機含沙量持續(xù)增高，經(jīng)測定，機組過機含沙量最大達到72.85 kg/m3，在機組停機避沙期間，尾水中泥沙逐漸沉積，使尾水管肘管底部基本被泥沙封堵，同時由于機組導(dǎo)葉筒閥關(guān)閉不嚴(yán)，含沙小水流不斷注入尾水錐管內(nèi)，流量較小，無法沖走尾水管肘部淤積的泥沙（圖2），機組引水壓力鋼管內(nèi)壓力傳遞到尾水錐管內(nèi)，而機組大軸內(nèi)中心補氣管上未安裝任何止水裝置，造成了機組尾水管淤堵，導(dǎo)致機組尾水從發(fā)電機大軸補氣管頂部溢出的異常情況，造成發(fā)電機端蓋和上導(dǎo)油槽進水。

3? ? 應(yīng)對措施

事件發(fā)生后，運行人員第一時間將冒水機組開至空轉(zhuǎn)狀態(tài)，對機組尾水管進行沖淤，待沖淤結(jié)束后對機組壓力鋼管進行排水操作，故障機組隨即轉(zhuǎn)C級檢修。

針對不斷出現(xiàn)的機組尾水管淤堵造成機組大軸補氣管頂部冒水現(xiàn)象，我們主要采取以下幾項措施：

（1）機組停機避沙期間，小開度打開機組技術(shù)供水清水供水閥門15閥（圖3），投入機組技術(shù)供水，不間斷地向尾水管注入清水，對尾水進行稀釋，對沉積泥沙進行沖刷，防止尾水肘管被泥沙淤堵。

（2）巡檢期間在發(fā)電機頂部通過大軸補氣觀察孔對避沙機組尾水水面高程進行測量，發(fā)現(xiàn)尾水水面有上升趨勢時將機組開空轉(zhuǎn)進行沖淤。

（3）在機組技術(shù)供水投入的情況下，運行人員通過機組監(jiān)控系統(tǒng)曲線畫面（圖4）嚴(yán)密監(jiān)視停機避沙機組尾水壓力脈動，發(fā)現(xiàn)尾水壓力有上升趨勢時，立即將機組開至空轉(zhuǎn)態(tài)進行沖淤，對于長時間尾水壓力無變化的機組采取定時開機的方法，定時對機組尾水管進行沖淤。

2019年汛期，由于我們采取了以上措施，在機組停機避沙期間，再未出現(xiàn)過尾水管淤堵造成機組大軸補氣管頂部冒水的情況。

4? ? 結(jié)語

本文對機組尾水管淤堵造成機組大軸補氣管頂部冒水的原因進行了分析，在生產(chǎn)實踐中查找了高沙量下泄時停機避沙期間存在的短板，并總結(jié)了應(yīng)對措施，保障了機組安全穩(wěn)定避沙。

收稿日期：2020-05-13

作者簡介：劉婉（1993—），女，河南三門峽人，助理工程師，從事水電廠水力發(fā)電機組運行管理工作。