李江
国网四川省电力公司成都供电公司 四川 成都 610000
内容摘要：本篇文章主要是对安龙电站水电机组冷却供水系统因“5.12”地震破坏后，冷却供水结构改变，发生供水水井与机组尾水池发生串通，引起供水水质不合格而造成机组多次停机检修的问题，针对问题进行全方位分析，制定多个处理方案，结合安龙电站现场实际、工期、项目立项原因等多方面情况采取最有效的处理方案，以最低的成本投入、快速解决水质问题对机组安全运行的影响。
关键词：机组；冷却水；循环；水池；技改
前 言：国网四川电力公司都江堰市供电分公司水电运检中心所辖的安龙电站，在2008年“5.12”汶川大地震后，电站水轮发电机组供水系统结构发生改变，造成供水质量不合格，引起机组不必要的检修停机。为有效消除缺陷，水电运检中心根据电站现场实际情况、因地制宜，采取合理方案，以最低的成本投入，技改机组冷却供水管路，增加冷却水循环系统，彻底解决水质问题。
水电运检中心安龙电站坐落在都江堰市安龙镇沙沟河上，是一座径流式水电站，1988修建，装机容量3*800kW+500kW,运行至今已有27年。800 kW发电机型号：TS260/28-28，水轮机型号：ZD560-LH-180；500kW发电机型号：SF500-16/1730，水轮机型号：ZD560-LH-120；机组均为悬吊型，只有推力轴承配有内循环冷却器，其它轴承为自然冷却。
一、问题介绍及原因分析
安龙电站机组供水系统建站时设有30立方容量独立水塔进行供水，两台15kW离心式水泵互为备用；供水系统主要承担办公生活（非饮用）用水、机组水机主轴密封用水、机组推力轴承冷却器用水、机组水机射流泵用水、消防用水、空压机冷却用水等；用水量大的主要是支持盖密封漏水射流泵（单机4.4m3/h，只有大机有射流泵)和冷却器(单机1.7m3/h)、主轴密封用水(单机1.1m3/h)，全部机组运行状态下设计需要25m3/h的供水量。
问题一：冷却水水质不合格。
在2008年“5.12”四川汶川大地震中，供水水塔严重受损倒塌，因当时为使机组能尽快投入运行，临时将原由水塔供水的机组供水管路改由离心泵抽水直接向机组供水主管供水，另外增加调压管来控制水压。电站机组供水井设置在尾水平台旁，离尾水平台边坡只有1米左右，因采用直接供水，大功率水泵每天24小时以40立方米/小时的流量不间断的抽取下，经过近4年连续运行，水井与尾水平台发生贯通，造成水井水质与尾水平台中水质一样。在枯水季节，河道水质清亮，机组供水质量基本能保证，但一旦进入汛期，河道水质浑浊且含砂量较重，对供水系统主管、及机组冷却器管路磨损比较严重。在2012至2013年中，已发生4次机组轴承冷却器铜管渗漏而停机检修，主供水管1次因泥砂存积主管锈穿漏水而全站停机维修。主管修补需全站停机近两小时；修补机组轴承冷却器，需单机停机10小左右，并且需更换因渗漏而引起油质乳化的透平油200公斤，更重要的是泥砂进入轴承冷却润滑油中，会造成导轴瓦温度升高，推力瓦、导轴瓦、推力镜板、轴颈磨损而修复困难，给电站的安全运行带来影响，同时增加了经济损失和运维成本。每次处理冷却器导致电量损失8000 kW?h，近2000元电费，更换透平油200公斤，损失3200元，共计5200元。
问题二：厂用电消耗高。供水系统在有水塔储水运行的情况下，水泵电机根据储水情况间断运行，15kW水泵电机平均每天工作不到15小时，机组满载情况下消耗厂用电225 kW?h,厂用电相对较低；而15kW水泵电机不间断运行，每天消耗360 kW?h，较原来增加近135 kW?h，从而减少了上网电量。
二、设计技改方案
1.针对机组主供水管锈穿漏水故障，中心提出采用当前应用广泛的无规共聚聚丙烯（PP-R）管，将原有已运行25年的铁管进行更换，可以有效解决铁管生锈的问题，更换原有15kW离心水泵为7.5kW潜水泵，有效降低水泵功率，预计费用1.3万元。
2.针对冷却水水质的问题，提出了三个处理方案。
方案一：通过咨询相关生产厂家，可以在冷却水主供管道上加装自动滤水器（DN150型滤水器），采用PLC微机控制，根据滤水器进水与出水压力差，自动对滤水器排污来保证供水压力和水质清洁。整套装置费用（不包含安装费）为8万元。
方案二：在原水塔位置重新修建原20米高水塔，重新安装管路。整个预算费用为30万元左右。
方案三：利用机组尾水平台处的尾水管进人孔的砼方槽改造成冷却水循环水池，设计循环水池蓄水量50立方米，利用河道水质清亮时将循环水池蓄满进行循环使用。通过计算能满足冷却供水量要求，费用预计为1.3万元左右。
三、方案分析、确定
1.主供水管改造的方案可以直接确定。
2.水质解决方案分析
第一种方案分析：自动化水平较高，但费用比较高，而且咨询专业生产厂家，生产周期将近1月，加上安装调试时间，至少需要近两个月时间，而当时沙沟河停水时间只有20天；而且设备新投改造需报技改次年储备计划，需上级公司审核后下达计划才能执行，设备采购还要履行繁琐且需要较长时间的流程才可以，所以该项方案不可行。
第二种方案分析：新建储水水塔，施工工期同样需要2个月，且费用高达30万元，同样需要面对项目立项的时间问题，所以该方案不可行。
第三种方案分析：利用机组尾水平台处的尾水管进人孔的砼方槽改造成冷却水循环水池，该方案费用低，且正好利用沙沟河停水期间将尾水管进人孔进行封堵，改造整个管路系统，工期仅为4-7天左右，而且施工基本上由电站职工自己完成，符合当前的停水时间要求。所以选第三种方案。
四、方案实施
1.主供水管路改造
将原有两台套15kW离心泵改为两台套7.5kW潜水泵（型号：65-30-40-7.5，功率7.5kW，流量30 m3/h，扬程40m），两台潜水泵互为备用。从水井出口管路全部改为直径为110mm，公称壁厚为15.1mm的无规共聚聚丙烯（共配用40米长PP-R管及相关配套截止阀PP-R）管、三通、压力表等配件。整个主管、水泵更换共消耗材料、设备费计1.1万元。
2.冷却水循环水系统改造
1)将2、3号机组尾水管进人孔进行二期混凝土封堵，并在底部预制安装100mm法兰钢管以做水池清洗排污孔，并用封堵好的不锈钢法兰配套进行封堵；请专业开孔师傅在2、3号机组尾水管进人孔间的混凝土基墩底部开直径100mm的孔，方便两个水池连通。最终形成两个深2.5米、宽2.2米、长5米的水池，单个最大容积为27.5 m3，保证蓄水量为25 m3 ，总蓄水量50 m3。水池加装盖板，以防止渣物进入。
2)将2、3号机组尾水管进人孔处原砼方槽胸墙用砖切抹面加高至尾水桥处，并在顶部设置水池溢流管（100mm钢管）。
3)将水池底部采用混凝土打底垫层，垫层水平以排污孔为基点设置1：50的坡度，以方便清洗和排污。
4)现场安装两台2.2kW潜水泵（型号：40-15-30-2.2，流量15 m3/h，扬程30m.），互为备用。通过查阅机组相关图纸资料可知：机组单机额定冷却水用量为1.7 m3/h、主轴密封1.1 m3/h，4台机最大流量不超过12m3/h，额定水压0.15MPa。新增加的潜水泵流量为15 m3/h，扬程为30 m，完全能够满足机组冷却水安全运行要求。新配制安装冷却水主管（PN50镀锌管）与每台机组冷却、主轴密封进水管相连，主管路用角钢支架、卡子固定在水机层外墙上；新配制安装冷却水排水汇集管（PN50镀锌管），并将机组冷却水出水汇集排至循环水池；从原主供水管加装循环水池补充进水管，保证水池有新的水源进入。
5)冷却水循环系统工作原理
通过改造新建冷却水主管和排水汇集管，将机组轴承冷却水和主轴密封用水独立于原站供水系统。潜水泵将循环水池的水供至冷却水主管内，给每台机组轴承冷却、主轴密封供水；为保证冷却水压力、流量符合设计要求，特在冷却水主管上增加调压阀和压力表观察；冷却水经过轴承冷却器后排出通过汇集管回收汇集到循环水池进行冷却；为增补主轴密封消耗的冷却水，开启循环水池补充进水管，从原主供水管内向循环水池的补充水量，即使新水源有少量的泥砂，经过循环水池的沉淀，水泵抽取的冷却水也符合水质要求；另外在潜水泵所在池中布置水温温度监视传感器，接至中控室，当水温高于20度时，可增加补充新水源流量来进行调节。另外水池外圈长期由尾水淹没，形成自然冷却，保证水温无大的变动。循环水池底部设有排污孔，每年冬修时将水池抽完后进行清洗排污；循环水池顶部设有溢流管，将多于的水排至尾水。
五、改造费用
1.循环水池进人孔封堵、胸墙加高、水池打底垫层土建材料及人工费（民工）用：3000元；
2.冷却水管路改造材料及水泵设备费用：7600元；
3.主水管及水泵改造材料、设备费：11000元；
4.总计费用：21600元，较预算费用2.6万元节约0.42万元。
因整个技改过程中，主要施工人员为电站自有检修人员，节约了安装施工费，只消耗了材料和设备费，整体费用较低，所以利用冬季设备检修日常费用足以承担。
六、改造效果
安龙电站冷却水循环水系统改造后，通过近3年的运行，效果良好，未发生一起轴承冷却器渗漏事件，有效提高了轴承冷却器、主轴密封的使用年限和检修周期；安龙电站冷却水系统的改造后厂用电消耗大幅降低，将原有日消耗360kW?h，降低为日消耗230kW?h，基本恢复到震前水平，每月节约厂用电3600kW·h，变相增加上网发电量。
小型老旧水电站在日常安全生产过程中，针对此类小技改、技术小革新，还有很多，主要是依靠现场设备设施实际情况，因地制宜，合理采用当前比较成熟的新设备、新工艺，以最低的投入成本，对这些小、旧水电站小技改，虽然技术难度不大，往往达到较为理想的效果，从而有效提高机组发电效率，降低运维成本,为小型老旧水电站继续发挥作用打下基础。
作者简介：
李江(1977—）汉族，本科，工程师，高级技师，主要从事水轮发电机组及辅助水电设备的安装、检修、调试等工作。