水電站尾水冷卻器滲漏點查找及處理

楊橋春

(甘肅電投大容電力有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730000)

1 概 述

某水電站位于甘肅省武都區(qū)境內(nèi)白龍江干流上，安裝3臺38.33 MW立軸混流式水輪發(fā)電機組，總裝機容量115 MW。水電站壩址多年平均流量132 m3/s，多年平均含沙量3.56 kg/m3，汛期(6—9月)平均含沙量5.57 kg/m3。

該水電站技術(shù)供水系統(tǒng)供水對象為發(fā)電機空氣冷卻器、軸承冷卻器、主軸密封潤滑水等。電站工作水頭范圍在47～61.9 m，采用自流供水較為經(jīng)濟(jì)簡單；但由于河水中含沙量大，汛期不能滿足冷卻水質(zhì)要求，故機組技術(shù)供水采取循環(huán)冷卻集中供水方式；同時在每臺機組壓力鋼管上設(shè)置取水口自流作為備用技術(shù)供水。循環(huán)冷卻供水系統(tǒng)由循環(huán)水池、循環(huán)水泵、循環(huán)冷卻器、機組技術(shù)供水管網(wǎng)等組成，每臺機組設(shè)置2組4個尾水冷卻器，布置在尾水最低水位以下。循環(huán)冷卻水按照循環(huán)水池—循環(huán)水泵—循環(huán)冷卻器—機組技術(shù)供水管網(wǎng)—循環(huán)水池的流程循環(huán)，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(見圖1)。

圖1 機組循環(huán)冷卻供水系統(tǒng)

2 故障現(xiàn)象

該電站自2020年10月以來，發(fā)現(xiàn)技術(shù)供水循環(huán)水池水位頻繁下降，平均每日下降約45～50 cm，運行人員采取臨時補水方式滿足機組冷卻水水量需求。2021年1月，運行人員監(jiān)測發(fā)現(xiàn)循環(huán)水池水位降低逐漸增快，補水頻次增加，因此將機組技術(shù)供水運行方式變更為壓力鋼管取水自流供水方式。電站組織技術(shù)人員對循環(huán)水池、機組技術(shù)供水管網(wǎng)、各閥門、廠房混凝土等地方進(jìn)行了全面排查，均未發(fā)現(xiàn)滲水現(xiàn)象。初步懷疑滲漏點存在于循環(huán)冷卻器上，但由于循環(huán)冷卻器位于尾水水位以下，需全廠停機后方可進(jìn)行檢查。

3 漏點排查方法

2021年2月16日，電站在全廠機組停機檢修期間，制定方案對機組循環(huán)冷卻供水系統(tǒng)循環(huán)冷卻器滲漏點進(jìn)行了排查。

(1)水體染色法漏點檢查。技術(shù)人員選擇對技術(shù)供水池內(nèi)的循環(huán)水進(jìn)行染色，將循環(huán)水染成藍(lán)色。開啟技術(shù)供水循環(huán)泵，觀察尾水水面顏色，但由于尾水冷卻器漏水量較小，尾水水面顏色未發(fā)生變化，無法分清是哪臺機組尾水冷卻器漏水。

(2)氣泡法漏點檢查。廠內(nèi)3臺機組全停，尾水水面靜止。自機組循環(huán)冷卻供水系統(tǒng)2號循環(huán)水泵出口管路部位接入低壓壓縮空氣，向循環(huán)冷卻器通氣，觀察發(fā)現(xiàn)尾水水面1、3號機段循環(huán)冷卻器部位有氣泡冒出。

(3)人工潛水進(jìn)行漏點檢查。安排專業(yè)潛水作業(yè)人員潛入水下對3臺機12組循環(huán)冷卻器進(jìn)行水下檢查，發(fā)現(xiàn)2臺機組共有4組冷卻器排管中間部位存在漏點，冷卻器法蘭接口連接正常，無泄漏現(xiàn)象(見表1)。

表1 檢查情況 試驗壓力：0.5 MPa

4 故障原因分析

循環(huán)冷卻器吊出水面后檢查發(fā)現(xiàn)，冷卻器管本體無變形，排除外力碰撞破損。排管間包裹著密集纏繞的垃圾和淤泥，排管表面亦有明顯鈣化層結(jié)垢。初步分析由于該電站安裝的循環(huán)冷卻器材質(zhì)為普通碳鋼，且表面噴涂的防腐材料在長期的水流作用下造成脫落。同時，由于白龍江流域河道中漂浮的樹枝等垃圾較多，導(dǎo)致機組在運行期間有大量的樹枝等垃圾纏繞在循環(huán)冷卻器的排管之間，使得冷卻水管的工作環(huán)境更加惡化；在河水侵蝕下，管壁外側(cè)銹蝕反應(yīng)加劇，冷卻水管未達(dá)到使用壽命即已被腐蝕穿透，在循環(huán)冷卻器的冷卻水管上出現(xiàn)銹蝕孔洞。

5 故障點處理

由于漏點在各冷卻器排管中間部位，無法在水下完成焊接處理，經(jīng)研究決定將存在漏點的循環(huán)冷卻器吊出水面進(jìn)行處理。

(1)潛水作業(yè)人員對冷卻器進(jìn)行水下分解，并配合25 t汽車吊將其吊出水面安置在尾水平臺。外觀檢查發(fā)現(xiàn)冷卻器排管間纏繞包裹大量生活垃圾淤泥，對垃圾及淤泥進(jìn)行清理后，通水檢查發(fā)現(xiàn)1處孔洞漏點直徑約5 mm，3處孔洞直徑約6～10 mm；其中2處漏點在外側(cè)，2處漏點在排管內(nèi)側(cè)中部。

(2)排管外側(cè)2處漏點安排專業(yè)焊工進(jìn)行補焊處理，排管中間2處漏點因排管密集且空間狹窄，無法進(jìn)行補焊處理，因此從根部割除后用焊接堵頭進(jìn)行處理。

(3)在修補工作完成后，對其進(jìn)行打壓試驗，確定合格后，再次安排潛水作業(yè)人員配合吊車完成冷卻器的水下組裝和固定。

6 結(jié) 語

由于循環(huán)冷卻器安裝在尾水水位以下，常規(guī)水體染色法方法對冷卻器漏點檢查無法起到作用。本次故障檢查處理采用氣泡法結(jié)合潛水員潛水觀察最終確定故障位置及嚴(yán)重程度，取得了良好的結(jié)果，為后續(xù)故障處理提供了可靠參考依據(jù)。