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水电站技术供水系统改造可行性研究报告(2)

北极星电力网技术频道    作者:赵学平   2012/5/7 10:04:09   

  所属频道:  水力发电    关键词:  水电站 供水系统 可行性研究报告

三、技术供水量计算

根据泽普亚斯墩水电站HLA286-LJ-150,SF-K-4000-20/3250型水轮发电机组随机图纸提供的参数,得知一台机的用水量:

发电机空气冷却器用水量: 80m3/h

上机架推力及导轴承冷却用水量: 40m3/h

水导轴承冷却用水量: 170L/min

合计一台水轮发电机组冷却用水量: 130.2m3/h

则三台水轮发电机组冷却用水量: 390.6m3/h

为保证泽普亚斯墩水电站技术供水系统改造能顺利开展,我们到泽普亚斯墩水电站进行了现场调查,该电站原设计冷却水从每台压力管末端设取水口,经取水总管与两组(4只)滤水器相连,两组滤水器互为备用,经滤水器过滤后向设在厂房下游技术供水总管供水,由技术供水总管向各机组技术供水管供水。冷却器的排水经排水总管排入下游,水导排出的水排入厂内集水廊道。经现场调查,该电站技术给排水总管直径均为Dg=150mm,根据《小型水电站机电设计手册》规定当水头H=15~60m时,技术供水管内流速V=2~7m/s,该电站水头为33.5m,当取V=6m/s时,得技术供排水总管内流量:

Q总=(6×0.152×3.14×3600)/4

=381.51m3/h

则单机流量:

Q单=381.51/3=127.17m3/h

根据《小型水电站机电设计手册》给的经验公式计算机组冷却用水量:

1、发电机空气冷却器用水量:

Q空=[860Nf(1-yf)/(t2-t1)](升/时)

式中:Nf=4000kw

Yf=95.3%

C≈ 大卡/公斤.度

t1=19℃(实测值)

t2=17℃(实测值)

Q空=[860×4000×(1-0.953)/(19-17)](升/时)

=80.84m3/h

2、推力轴承所需冷却水量:

Q推=pn=63×300=18.9m3/h

3、上导轴承用水量:

Q上=0.2Q推=0.2×18.9=3.78m3/h

4、水导轴承用水量:

Q水=0.2Q推=0.2×18.9=3.78m3/h

5、单机冷却用水量:

Q单=80.84+18.9+3.78+3.78=107.3m3/h

6、三台机冷却用水量:

Q总=107.3×3=321.9m3/h

根据以上按运行中技术供水总管管径计算和按经验公式计算,说明厂家提供的用水量是对的,与实际运行情况相符,故该电站技术供水总量为:

Q总=390.6m3/h Q单=130.2m3/h

但应当注意的问题是以上供水量按水温为25℃计算得来的。根据2005年8月13日现场实测,上游来水水温为17℃,小于计算水温,本应折减,但考虑本次改造采用自然冷却方式。水温可能有所提高,故按厂家提供的水量计算。

四、水泵台数、流量、扬程确定

泽普亚斯墩水电站为迳流式水电站,装机容量为N装=12000kw,装机台数为Z=3台,电站所处在河流为溶雪型河流,季节性很强,夏季水量较大,占全年来水量的64%。电站所在电网以生活用水为主,故机组开停机较为频繁。为保证技术供水的流量和水压力,考虑单机单泵的配备形式,即一台水泵供一台水轮发电机组的冷却用水,布置形式为联合供水方式。由于电站运行为连续运行方式,为保证电站技术供水的可靠性,确定电站安装四台加压泵,三台工作一台备用。

当水泵台数确定后,一台水泵供一台水轮发电机冷却用水,根据加压泵选择原则,单泵容量为供水对象的1.2倍,则单台水泵供水量:

Q泵=1.2Q单=1.2×130.2=156.24m3/h

水泵扬程确定:

流电站设计水头为33.5m,实测空气冷却器进口压力为1.6kg/cm2,管内水头实测损失为ΣΔh=17.5m,此时实测进水温度为17℃,出口冷却水温为19℃。轴承油温为46℃,根据规范规定,冷却器进口水压为P=2~3kg/cm2。取冷却器进口压力为P=2kg/cm2,管道水头损失为ΣΔh=17.5m,考虑2.5m的运行水头欲量,则水泵扬程为: H=20+17.5+2.5=40m

五、水泵型号选择

已知单台水泵流量=156.24m3/h,扬程H=40m,安装台数Z=4台(一台备用三台工作)。根据用户要求水泵结构简单,便于维修占地小,使於操作的要求,查产品样本,选择单级立式管道式且离心水泵,其基本参数:

名称:单级单吸立式管道式离心泵

型号:DFG150~400B/4/30型

流量:Q=166m3/h 扬程:H=39.5m

转速:n=1450r/m∶n 电机动率:W=30kw

效率:n=70% 气蚀余量:4.5m

外形尺寸:头×宽×高=840×553×1083

参考生产商:上海东方泵业(集团)有限责任公司

六、水泵运行方式选择

泽普亚斯墩水电站为径流式水电站,总装机容量12000kw,装机台数为3台,设计引用流量45m3/s,设计水头33.5m。本次对技术供水系统进行改造,由原设计自流供水方式改为开敞自冷却循环式供水方式。其方式是水轮发电机组的上导,空冷、水导冷却排水均排入技术排水总管内,在技术排水总管靠1#机下游侧引入设在尾水渠旁的冷却水池内,冷却池为钢筋混凝结构,其容量为三台水轮发电机组1个小时的用水量Q=390.6m3/h。取冷却池容积为400m3,技术排水总管排出的水经水池冷却后由设在靠尾水工作桥一侧的水泵(三台工作一台备用)加压后输入技术供水总管,再向三台水轮发电机组提供冷却用水。这样形成了自循环冷却方式。

为了保证钢筋混凝土冷却池内的水能迅速降低。一是将冷却池做成开敞式,便于热量散发,二是水池修成地埋式,利用尾水渠中的水对冷却池壁进行冷却,以加快冷却效果。为保证冷却池中的水温降低到设计水温(15℃~17℃)将尾水渠右岸边的泉水经积水池和管道引入冷却池内以快速降温,在冷却池最高水位处设溢流管,将池中多余的水排入下游尾水渠中。

泽普亚斯墩水电站由于受上游来水和电网负荷的影响,机组开停机较为频繁,为了保证机组正常运行,保证冷却供水量和水压,本电站冷却供水加压泵共设置四台泵,三台工作,一台备用,水泵采用变频供水式,其运行方式为:当第一台机组发出准备开机信号时,1#水泵经变频控制器发出信号1#水轮发电机组的冷却供水管电磁阀开启,1#水泵自动启动,并处于变频状态下运行。水泵的出口压力由设在出水总管上的压力信号器发出信号,控制1#水泵的转速,以保证技术供水总管内的水压在额定压力。当2#水轮发电机组发出启动信号后,设在2#机机墩上的电磁阀开启,技术总管向2#水轮发电机组提供冷却用水,技术供水总管内水压降低,此时设在加压泵出水总管上的压力信号器发出信号。1#加压泵达到额定转速,转入工频运行状态。2#加压水泵启动处于变频状态下运行,当3#水轮发电机发出投入运行信号时,3#水轮发电机组技术供水管上的电磁阀开启,向3#水轮发电机组提供冷却用水。此时技术供水总管内水压下降,压力信号器向控制柜发出信号。2#加压水泵处于工频运行状态,且3#加压泵启动,处于变频运行状态,以保证技术供水总管内的水压力。

当电网负荷下降后,电站接到总调度或发电机组发生故障的命令后,停止一台水轮发电机组运行,机组停机后机组的供水管上的电磁阀关闭,技术供水总管内的水压上升,压力信号器发出信号。3#加压泵停止运行,2#加压泵由工频运行状态改变为变频运行状态。

在加压泵运行中,由于工作水泵发生故障,技术供水总管内水压无法达到额定压力时,4#备用水泵自动启动,向技术供水总管内供水。同时变频控制柜应向中控室发出信号告诉运行人员发生故障。

为保证设备正常运行,提高其运行效率,四台水泵应采用软启动方式,而且均可为工频和变频状态。根据水利部规定,当单机容量在1000kw以上的水电站今后均改为微机控制方式,以达到无人值守,少人值班,提高电站的发电质量和电量、降低运行成本。故本次对技术供水系统改造时,在变频柜上应设有微机接口,为电站今后的技术改造打下良好基础。以上做法详见技术给排水系统图。

七、水泵房布置

为便于运行人员操作检修,水泵房设在发电厂房下游尾水工作桥右岸(站在下游看),基础为砼基础,在地面以上1.2m内采用370厚砖墙。面贴瓷砖以达到防水目的,地上1.2m以上及屋面采用彩钢夹心板制作,门窗为塑钢门窗,建筑面积50m2。

在水泵房内设置四台加压水泵和一台变频控制器,四台加压水泵安装在钢结构减震机座上。四台加压水泵的吸水管直径为Dg=150mm,底部设有底阀,伸入冷却水池内水面以下500mm,水泵出水管径为Dg=150mm,四台水泵的出水管上设置各设止回阀一台,检修蝶阀一台,工作蝶阀一台,并设Dg=15的充水管,充水管控制阀处于常开状态,以保证水泵壳体内始终充满水。四台水泵的出水管与连通管连接,连通管直径Dg=200mm与厂房内的技术供水总管联接,并设有蝶阀,在连通管上设有压力信号器和压力表。向变频器提供压力信号。连通管用角钢固定在厂房外墙上。

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