刘振东
四川大唐国际甘孜水电开发有限公司 四川康定 626000
摘要： 江咀水电站河水水质受降雨影响比较大，机组技术供水管路时常有堵塞影响机组正常运行，为了解决机组冷却器及供排水管堵塞，对江咀电站机组技术供水系统优化改造，使改造后的技术供水系统不受河流水质影响，提高丰水期机组运行效率。
关键词：江咀水电站；供水系统；冷却器；技术改造
1 概述
江咀水电站位于四川省康定市境内磨子沟小流域上，系大渡河左岸一级小支流，电站为径流引水式电站。江咀水电站安装2台单机额定容量8MW的水轮发电机组，总装机容量16MW，为压力钢管引水式冲击式机组，电站水头为362m。流域多年平均悬移质沙量5274t，多年平均含沙量0.0641kg/m3。
江咀水电站技术供水系统任务是为两台水轮发电机组轴承及空气冷却器提供冷却水。技术供水系统设计了集水井。集水井从机组尾水自流取水，通过技术供水泵加压输送至机组各部轴承及空气冷却器。各部位冷却器出口管路汇总至排水总管流入尾水流道。
2 技术供水系统存在的问题
1、技术供水池取水口低
技术供水池容积250m3，水池顶部高程1484m。取水口位于机组尾水出口流道侧边。如图2-1所示，水池底部高程1477.2m，取水口底部高程即尾水流道高程1479.2m。取水口距离井底高差2m，集水井死水位为1m。因此，两台机组全部停机时，集水井内的有效容积水位仅有1m。江咀电站技术供水采用水泵供水，排水排入尾水流道，水泵只能以手动控制方式开、停机运行。在机组停机过程中由于上游来水中断，尾水流量减小，不足以向技术供水池补水，导致水池补水中断。此时水泵仍处于运行状态，继续将水池内的水向机组内输送并最终流到尾水流道。在停泵时技术供水池内水位已经降落在水泵叶轮以下。这样就导致机组在下一次开机前技术供水集水井水位低，不能第一时间投入技术供水。要等待几分钟待尾水水位上涨流入集水井，才能启泵供水。
.png)
2、技术供水集水井拦污栅效果差
集水井取水口设置钢制拦污栅，拦污栅的作用是阻挡尾水流道内的杂质，避免进入井内造成集水井淤积。但由于取水口处于尾水流道内，取水方向为迎水面，拦污栅受到水流冲击经常损坏，每年需定期对拦污栅进行修复。上游来水经过水轮机排入尾水流道，尾水飘浮性杂质较少，主要杂质为泥沙。拦污栅阻拦泥沙的作用不明显，导致集水井泥沙淤积，需每3—5年对集水井进行一次清理。避免泥沙淤积过多造成技术供水泵损坏。
3、机组轴承冷却器管路堵塞
技术供水作用是为机组提供冷却水，机组冷却水使用部位主要有上导及推力轴承冷却器、下导轴承冷却器、水导轴承冷却器、发电机空气冷却器。如图2-2所示，技术供水通过供水总阀1201进入机组。上导轴承冷却水通过1202阀门进入上导轴承冷却器，经1207阀门至尾水；下导轴承冷却水通过1205阀门进入下导轴承冷却器，经1211阀门排至尾水；水导轴承冷却水通过1206阀门进入水导轴承冷却器，经1212阀门排至尾水。上述轴承冷却器管径较小，在汛期泥沙含量大的时候经常会发生导轴承冷却水管堵塞，导轴瓦温度超标停机的情况。
.png)
（图2-2：技术供水系统图节选）
3 技术供水系统改造方案论证
江咀电站技术供水存在的问题，想要得到改善和解决，需对技术供水系统实施技术改造。改造的目的旨在消除集水井淤积及机组冷却器堵塞的现状，提高技术供水系统运行的可靠性。如图2-2所示，技术供水原系统排水管路包括2路，1路由上导及推力、下导、水导轴承冷却器水排水管汇合后排至尾水渠左侧，另外1路由空气冷却器排水管排至尾水渠右侧。系统改造应从以下两个方面实施：
1、调整技术供水池取水及机组冷却方式
为改善冷却水水质的清洁度，将技术供水池取水方式调整为水泵取水。在下游河道水质清洁度高的位置安装取水泵向技术供水池供水。机组各部轴承及发电机空气冷却方式调整为外置冷却器循环冷却，即分别在1号及2号机组尾水渠内安装1台冷却器，机组各部轴承及空冷却器排水管出口接冷却器进口，冷却器出口通过技术供水池原取水口进入水池，管道敷设完成后封闭技术供水取水口。冷却方式即通过尾水流道内的水流将冷却器内冷却水的热量带走。技术供水系统循环冷却路径：技术供水池—机组各部位冷却器—尾水流道外置冷却器—技术供水池。改造后技术供水池由下游水泵供水，水质得到改善。水池的蓄水位可以提高至1481m，提高了水池的有效容积。水池水量充足，可在机组开机前自动投入技术供水泵向各冷却器供水。机组停机时冷却水全部回流至技术供水池，没有水量损失。技术供水系统长期运行产生水量损失，水池水位下降，可由下游取水泵自动向水池补水。提高了设备运行的自动化水平和可靠性。
2、完善冷却器反冲洗功能
原技术供水系统仅发电机空气冷却器具备反冲洗功能，如图2-2所示，技术供水经1201进入机组。打开1203、1209阀门，关闭1204、1208阀门。冷却水通过1203阀门由图示空气冷却器上方进入，于图示冷却器下方排出，经1209和1210阀门排入尾水。当管路出现淤堵情况，可关闭1203、1209阀门，打开1204、1208阀门。冷却水通过1204阀门由图示空气冷却器下方进入，于图示冷却器上方排出，经1208和1210阀门排入尾水。定期反向冲洗冷却水管路可以改善管道内的清洁状况，避免管路淤堵现象的发生。机组各部轴承均为单向供水，不具备反向冲洗的功能。各部轴承的冷却水管管径小，易产生堵塞。拟将各部轴承冷却水的供排水管路接入到空气冷却器供排水管网中，通过定期对空气冷却器阀门切换对各部冷却器进行反冲洗，改善管道输水状况。管路接入方式如下：机组各部轴承冷却器供水管从图示1203阀门后接入，各部轴承排水管接入至图示1209阀门前，改造后操作空气冷却器反冲洗阀门即可对各部轴承冷却器进行反向冲洗。改造后的系统如图2-3。
.png)
（图2-3 改造后的技术供水系统图节选）
4 技术改造方案实施要点
本次改造内容包括：尾水外循环冷却器选型及安装、技术供水池取水泵安装、管路及附件安装等工作。冷却器选型及安装是本项技术改造的关键。
冷却器选型应考虑其有足够的冷却余量，在河水最高温度条件下、在本电站气温、水温及机组正常的出力范围内，均能保证机组各冷却器的进水温度(即循环冷却器出水温度)不超过25℃；冷却器在正常使用条件下，冷却排管壁厚应有足够的锈蚀余量，最小壁厚不小于3.0mm，在机组任何运行工况或过渡工况，冷却器均不能影响机组和厂房的稳定性；冷却器的排管管径应按合适的流速进行设计，保证循环冷却器总的水头损失不超过6mH2O；冷却器安装方式采用卧式安装，结构设计应考虑安装、检修方便。
冷却器安装首先要确定安装方向，应使冷却器排管顺水流方向布置，避免水流垂直方向冲击排管降低冷却器使用寿面。根据尾水冷却器基础制作基础板，清理尾水渠内尾水冷却器（安装高程1479.2m）基础周围泥沙及杂物，在相应基础位置设置基础板并找平固定在尾水渠底板上。用汽车吊将冷却器逐个吊入尾水流道并放置在预先调整找平的基础上。对尾水冷却器进行找平找正应按基础上的安装基准线（中心标记，水平标记）对应设备上的基准测点进行调整，满足规范要求后将其与基础连接牢固。尾水冷却器管路安装时，将两台机组空冷器排水管分别引接至各自尾水冷却器进水总管上，在引接管路时要先进行放水确认，确保管路引接正确。冷却器在安装完毕后应进行水压试验，水压试验压力为1.5MPa，保压时间为1小时，在此期间循环冷却器管道及焊缝不得渗漏，循环冷却器不能出现肉眼可见的有害变形。
冷却器安装试验完毕，将机组各部轴承排水管路与空气冷却器排水总管接引。当系统管路与集水井供水泵整体调试合格，技术供水系统即可以进行开机试验，验证系统运行的可靠性。
5 结语
江咀水电站技术供水系统技术改造后进行24小时的试运行，经观察机组各部轴承温度及发电机空气冷却器风温均符合技术要求。该项技术改造的成功，可以作为多泥沙流域小水电站同类改造借鉴的案例。希望可以对行业内同类技术改造提供辅助作用。
参考文献:
[1]水轮发电机组技术供水系统改造[J]. 黄雪梅.广西电业.2019(12)
[2]水电站技术供水系统堵塞及工程处理实践[J]. 何胜明.中国新技术新产品.2019(09)
[3]三峡左岸电站技术供水系统安装与调试[J]. 唐文富.水电站机电技术.2004(02)
作者简介：刘振东（1984-），男，吉林舒兰人，工程师，四川大唐国际甘孜水电开发有限公司设备管理部机械专业高级主管，主要从事水电站机械设备管理。