老撾南公1 水電站輔助機械系統(tǒng)設計特點

舒 爽，佘偉威

（中國水利電力對外有限公司，100120 北京）

1 概 況

老撾南公1 水電站位于老撾南部阿速坡省的南公河上，地下廠房，工程以發(fā)電為主。電站主要參數(shù)如下：最大水頭：201.0 m；加權(quán)平均水頭：191.4 m；額定水頭：175.0 m；最小水頭：147.0 m；水庫總庫容：6.51×108 m3；水庫調(diào)節(jié)性能：多年調(diào)節(jié)；裝機容量：2×80 MW；機組型式：立軸混流式水輪發(fā)電機組；單機額定出力：81.70 MW；電站保證出力：55.17 MW；年利用小時數(shù)：3 959 h；多年平均發(fā)電量：6.33×108 kW·h。

水電站輔助機械系統(tǒng)主要包括油、氣、水、水力監(jiān)測系統(tǒng)等，主要作用是保障水輪發(fā)電機組主體設備安全、平穩(wěn)運行[1]。本文詳細圍繞南公1 水電站地下廠房輔助機械系統(tǒng)的選型設計進行探究。

2 輔助機械系統(tǒng)

2.1 油系統(tǒng)

2.1.1 透平油系統(tǒng)

透平油系統(tǒng)主要承擔機組軸承、調(diào)速器油壓裝置、進水閥液壓站的供、排油及油質(zhì)處理，單臺機組總用油量約為13.08 m3，采用優(yōu)質(zhì)潔凈的L-TSA-46 汽輪機油。選定1 個15.00 m3的凈油罐和1 個容積相同的運行油罐。廠內(nèi)設置油罐室和油處理室，位于進場交通洞左側(cè)EL.126.00 m 高程處，用于對電站透平油進行貯存、凈化、輸送等，配有移動式齒輪油泵、濾芯式濾油機、真空濾油機各1 臺，油泵及油處理設備均為現(xiàn)地手動操作。中間油箱容量為1.00 m3，設于主廠房蝶閥層上游側(cè)EL.109.50 m 高程處，用于收集2 臺機組漏、排油，中間油箱上設有液位變送器，控制油泵的啟停及油位過高發(fā)報報警信號。透平油系統(tǒng)油處理設備通過兩端帶快速接頭的軟管與電站相關(guān)設備相連接。

2.1.2 絕緣油系統(tǒng)

絕緣油系統(tǒng)用于主變的供排油及油處理[2]，主要作用是絕緣、散熱和消弧，電站采用克拉瑪依品質(zhì)的25# 變壓器油。考慮到主變換油幾率低及地下廠房空間布置受限等因素，南公1 水電站未設置絕緣油庫和油處理設備室，電站配有主變就地濾油設備、移動式齒輪油泵、真空泵等設備，根據(jù)消防相關(guān)要求，主變室設置事故排油池，并配備了相關(guān)的油水分離設備。

2.1.3 含油污水分離系統(tǒng)

含油污水分離系統(tǒng)由水上浮筒、油污潛水泵、含油污水分離裝置、油泵等組成，用于將收集到的廠房滲漏井內(nèi)和主變事故油池內(nèi)的含油污水進行物理分離、凈化、排放等。設備布置于水輪機層EL.116.00 m 高程滲漏集水井上方，達標水抽排到尾水，不達標水返回油池，處理后的油經(jīng)油泵排至設備儲油桶內(nèi)，并設置液位顯控裝置，達到容量后由電站運行人員收集送至老撾國家相關(guān)機構(gòu)處置，實現(xiàn)達標排放。

2.2 壓縮空氣系統(tǒng)

南公1 水電站壓縮空氣系統(tǒng)分7.0 MPa 中壓氣系統(tǒng)和0.8 MPa 低壓氣系統(tǒng)，2 個系統(tǒng)分開布置：中壓空壓機室位于中間層EL.121.00 m 高程處，低壓空壓機室位于水輪機層EL.116.00 m 高程處，分別設置相應氣罐、制動供氣干管和檢修供氣干管，2 個系統(tǒng)獨立、無干擾，管路布置合理，運行維護方便[3]。

2.2.1 中壓氣系統(tǒng)

中壓氣系統(tǒng)的供氣對象主要為調(diào)速器油壓裝置，調(diào)速器油壓裝置的額定壓力為6.3 MPa，電站采用一級壓力供氣方式，為保證供氣的干燥度和清潔度滿足要求，設置相應的冷干機、除油過濾器及除塵過濾器用以提高空氣干燥度和質(zhì)量[4]。系統(tǒng)選用2 臺額定壓力為7.0 MPa 的空壓機，互為備用，設置1 個2.0 m3、額定壓力7.0 MPa 的貯氣罐。貯氣罐上設有壓力變送器用以監(jiān)視氣罐壓力，并設置相應的安全泄放裝置。

2.2.2 低壓氣系統(tǒng)

低壓氣系統(tǒng)供氣對象主要為機組制動用氣、主軸檢修密封圍帶用氣、設備吹掃用氣等。經(jīng)計算選用2 臺0.80 MPa 的空壓機，互為主備用，由設在檢修供氣總管上的壓力變送器自動控制啟停；設置2 個額定壓力0.85 MPa 的儲氣罐，分別用于機組制動用氣和檢修用氣。為保證制動供氣的可靠性，檢修氣罐可向制動氣罐單向補氣，主軸檢修密封用氣從該制動氣罐中引出[4]。為提高制動用氣質(zhì)量，在制動供氣總管上設有除塵過濾器、除油過濾器和冷干機。與中壓氣罐一樣，低壓貯氣罐上均設有壓力變送器及相應的安全泄放裝置。

2.3 技術(shù)供水系統(tǒng)

機組技術(shù)供水系統(tǒng)的供水對象有發(fā)電機空冷器、上導軸承、推力軸承、下導軸承和水輪機水導軸承，單臺機的技術(shù)供水總量約為437 m3/h。南公1 水電站水庫具有多年調(diào)節(jié)性能，過機泥沙含量較小，為降低廠用電的消耗，滿足老撾當?shù)仉娏κ袌鲞\行要求，電站采用兩級減壓供水和（主用）頂蓋取水供水（備用）2 種方式，均為單元供水。減壓供水方式設有2 組供水設備及水源，互為主備用，2 路水源均取自蝸殼，為保障減壓閥及相關(guān)附件更好的運行，將濾水器設置于減壓閥前[5]，經(jīng)濾水器、減壓閥等設備過濾、減壓后供給各用水部件。

頂蓋取水作為機組技術(shù)供水的另一供水水源，當頂蓋泄壓管的水流壓力和流量滿足技術(shù)要求時，與兩級減壓取水互為備用[3]。頂蓋取水利用轉(zhuǎn)輪上冠止漏環(huán)的漏水作為供水水源，無需額外消耗水能和電能，通過轉(zhuǎn)輪上止漏迷宮微小的間隙對漏水起到了良好的過濾作用，是相當理想的冷卻水源[6]。

在每臺機供水總管上設有1 個安全泄壓閥，若出現(xiàn)水壓過高，自動打開安全閥排水并報警。安全泄壓閥設有1 個電動閥旁路。在安全泄壓閥備用旁路電動閥控制箱上配置手動操作按鈕，實現(xiàn)現(xiàn)地手動操作，當供水總管壓力超過規(guī)定值時，電動閥接受機組技術(shù)供水控制柜上的開閥命令，實現(xiàn)自動排水泄壓功能并報警。供水總管上裝有1 個電磁流量計和1 個壓力變送器，溫度變送器，用于監(jiān)視機組冷卻水量，水壓、水溫和控制主備用水源的切換。為保證系統(tǒng)可靠，系統(tǒng)具備正反沖切換供水功能，通過電動四通換向閥現(xiàn)地手動或者遠方手動控制實現(xiàn)。

2.4 主變冷卻供水系統(tǒng)

主變冷卻供水的對象為主變壓器，采用自流減壓單元供水的方式，單臺主變冷卻用水量約為60 m3。主變冷卻供水水源及濾水器與機組技術(shù)供水共用，均取自蝸殼。考慮到機組檢修時對應主變的冷卻供水需求，2 臺主變設有1 根聯(lián)通總管并設有手動閥，當1 臺機組檢修時，可通過該手動閥進行操作切換，由相鄰機組段主變供水系統(tǒng)向檢修及阻斷的主變壓器提供冷卻水。

在主變冷卻水供水總管上設有1 個安全泄壓閥，若水壓過高，自動打開安全閥排水并報警。安全泄壓閥設有1 個電動閥旁路，在安全泄壓閥備用旁路電動閥控制箱上配置手動操作按鈕，實現(xiàn)現(xiàn)地手動操作，當供水總管壓力超過規(guī)定值時，電動閥接受主變冷卻供水控制柜上的開閥命令，實現(xiàn)自動排水泄壓功能并報警。

2.5 排水系統(tǒng)

南公1 水電站排水系統(tǒng)分為檢修排水系統(tǒng)和滲漏排水系統(tǒng)，為保證系統(tǒng)運行可靠性，檢修排水與滲漏排水作為2 個獨立系統(tǒng)進行設計，檢修排水集水井與滲漏排水集水井相鄰，布置于主廠房左端。

2.5.1 檢修排水系統(tǒng)

檢修排水系統(tǒng)主要用以排除機組檢修時進水閥后至尾水檢修閘門前的積水及進水閥與尾水閘門漏水。電站采用間接排水方式[7]，機組檢修時，蝸殼和壓力鋼管內(nèi)的積水通過蝸殼放空閥排至尾水管，后經(jīng)尾水盤型閥、檢修排水總管排至檢修集水井中，再由水泵排至尾水支洞檢修閘門后，高程在校核洪水位以上。

檢修排水系統(tǒng)設有2 臺深井泵（Q≥300 m3/h，H≥42 m），布置于檢修集水井頂板上，可手動或通過集水井內(nèi)浮球液位開關(guān)自動運行，能現(xiàn)地或遠程控制，另設1 臺移動式潛水排污泵（Q≥20 m3/h，H≥20 m）作為集水井排淤用；本電站檢修集水井為承壓式結(jié)構(gòu)，在集水井頂部設有2 個DN200，PN1.6 MPa 補排氣閥，用以消除氣錘[2]。

2.5.2 滲漏排水系統(tǒng)

滲漏排水系統(tǒng)主要用以排除廠內(nèi)水工建筑物滲水及主軸密封漏水等[7]。廠內(nèi)的滲漏水經(jīng)排水管引至滲漏集水井，然后由排水泵排至出線場GIS 平臺排水溝，出口位于校核洪水位高程以上。排水泵選用3 臺潛水深井泵（Q≥70 m3/h，H≥74 m），一主一備，另一臺作為應急排水泵使用，水泵的啟停由積水井內(nèi)液位計控制自動運行；另設1 臺潛水排污泵（Q≥70 m3/h，H≥74 m）作為集水井排淤用。

2.6 水力監(jiān)測系統(tǒng)

水力監(jiān)測系統(tǒng)用于維護發(fā)電系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行。南公1 水電站水力監(jiān)測項目包括以下各項：上下游水位、電站毛水頭、各臺機組凈水頭、柵前后差壓、尾水閘門前后壓差、蝸殼進出口壓力、尾水管壓力脈動等，水位測量采用投入式水位變送器，壓力脈動測量均采用直測式壓力脈動傳感器，配置相應的防水電纜，所有監(jiān)測信號根據(jù)傳輸距離均通過光纖及電纜送至中控室水位測量屏內(nèi)。

3 結(jié) 語

輔助機械系統(tǒng)設計對水電站安穩(wěn)運行至關(guān)重要，采用合理有效的設計不僅可以確保水電站主設備平穩(wěn)運行、延長使用時間、便于檢修，還可節(jié)約項目建設成本。本文結(jié)合老撾南公1 水電站工程地下廠房布置及設備特性，詳細闡述該電站輔助機械系統(tǒng)設計、選型的原則和特點，相關(guān)經(jīng)驗可為同類工程提供借鑒參考。本項目輔助機械系統(tǒng)設計一次性通過老撾業(yè)主咨詢工程師審查，獲得業(yè)主和咨詢工程師的一致好評。