如何設計水電站供水系統

摘要: 該文通過德化涌溪三級水電站水輪發電機組技術供水系統的成功改造, 降低了設備故障率, 為機組穩定、安全運行提供了保證, 可供同類水電站技改借鑒。
關鍵詞: 技術供水; 涌溪三級水電站; 水輪發電機組
1 　概述
德化涌溪水力發電廠廠房位于閩江流域大樟溪支流上游的涌溪和梓溪的交匯處, 廠內分期安裝涌溪三級水電站2 臺和東固水電站1 臺混流式機組, 分別從涌溪三級水庫和梓溪東固水庫引水發電。涌溪三級水電站于1999 年投產, 水輪機型號HL
（L185674） - LJ - 145 , 發電機型號SF2 - J20 - 10/ 3000 ,單機容量20MW, 水輪機額定水頭185m , 大水頭22118m , 小水頭160m , 額定流量1210m3/ s , 額定轉速600r/ min。機組技術供水主要對象為發電機空氣冷卻器、機組各軸承油冷卻器和主軸密封。原設計機組技術供水系統采用獨立單元水泵供水方式, 每臺機組設兩臺水泵, 一臺工作, 一臺備用, 見圖1 , 水源取自下游尾水渠。技術供水泵選用離心水泵, 型號SB150 —125 —175/ 165B , 流量250m3/ h —320m3/ h , 揚程26m —31m , 電機功率30kW。東固水電站于2001 年投產, 機組容量12MW, 額定水頭76m , 大水頭9912m , 小水頭6512m , 額定流量1612m3/ s , 額定轉速500r/ min , 機組技術供水方式為壓力鋼管自流減壓供水。

2 　原設計存在的問題
涌溪三級水電站機組投產運行以來, 基本能夠滿足機組圖　涌溪三級水電站技術供水取水部分系統圖安全穩定運行對技術供水系統的要求, 但也存在一些缺陷和安全隱患。以2001 年為例, 全廠機械二次工作票次數為73
次, 其中4 臺技術供水水泵的檢修次數為28 次, 占全部機械二次檢修次數的3813%。主要缺陷和安全隱患有:
（1） 洪水期, 電站尾水漂浮大量雜物, 堵塞水泵取水口, 水泵流量驟減, 工作效率明顯降低。正常情況下, 技術供水要求水壓在012MPa ～0125MPa , 取水口堵塞嚴重時,技術供水水壓只有0105MPa , 技術供水流量不能滿足機組運行要求, 需備用水泵投入。洪水期常有樹枝直接進入離心泵室, 對水泵葉輪和電機的安全構成威脅。
（ 2） 長時間運行, 水泵和電機軸承容易過熱損壞; 水封磨損, 造成水泵潤滑油箱漏水。
（ 3） 運行過程中振動和噪聲大。
3 　技術供水系統技改
   東固水電站的投產為涌溪三級水電站機組的技術供水系統改造提供了有利條件。根據設計, 涌溪三級水電站每臺機組需技術供水量200m3 / h , 兩臺技術供水泵每年約耗電2萬kWh , 按013 元/ kWh 計算, 需年電費712 萬元。從東固水電站壓力鋼管取水, 滿足涌溪三級機組技術供水水量、水壓要求, 每年耗水120 萬m3 , 東固水電站每年約少發電2417 萬kWh。東固水電站水頭較適合采取自流減壓供水,且從同一個廠房內引水, 技術供水管路簡單, 費用低, 管理、檢修方便。
   技改方案系統。改造后的技術供水系統主水源取自東固水電站壓力鋼管, 將原獨立單元水泵供水作為備用水源。運行方式為: 正常情況下, 由計算機監控系統在開機或停機的過程中自動操作自保持電磁閥開啟或關閉, 也可現場手動操作自保持電磁閥開啟或關閉。當自保持電磁閥故障無法自動開啟時, 計算機監控系統將自動開啟技術供水泵。東固機組壓力鋼管檢修停水期間、自動減壓閥檢修或自保持電磁閥檢修時, 利用獨立單元水泵供水, 保證涌溪三級水電站兩臺機組的安全運行。技改后運行情況涌溪三級水電站技術供水取水部分改造系統圖2002 年, 涌溪三級水電站改造后的技術供水系統投入運行, 自動減壓閥后壓力基本保持恒定, 自保持電磁閥操靈活, 供水流量能夠滿足機組冷卻系統的需要。

　　（ 1） 穩定及安全效益分析: 技術供水系統取水方式改造后, 該部分檢修的工作量減少。以2002 年為例, 全年技術供水系統二次工作票次數僅8 次, 比改造前2001 年的28次減少了20 次, 檢修工作量大為減少, 節省了大量人力和物力。設備故障率低, 設備完好率提高, 能夠隨時投入安全生產, 確保了涌溪水電廠作為泉州市電網調峰調枯重要電廠、泉州市電網第二調頻廠和德化縣電網主干電廠的作用。
（ 2） 經濟效益分析: 經測算, 三級水泵的用電量與東固機組因耗水而減少的電量損失相當, 整個技改項目投入資金僅35000 元, 以小投資換取了穩定安全的發電效益。
5 　結語
水電站技術改造花費較小而成效顯著。在分析各方面的有利條件后, 充分利用現有設備條件, 優化設計, 精心施工, 設備安全運行才能創造更好的經濟效益。經過近6 年的運行檢驗證明, 涌溪三級水電站技術供水系統技改是成功的, 達到了預期的效果。
參考文獻

[1 ]蔡偉民1 大源渡樞紐水輪發電機組冷卻問題探討[J ]1 水電站機電技術, 2008 , （ 1） 1
[2 ]劉建波1 大黑汀水電站水輪發電機組改造淺析[ J ]1水電站機電技術, 2008 , （1） 1
, 從事水利水電工程建設與管理工作。大尺度潰壩試驗開展大尺度潰壩試驗日前在安徽滁州大洼水庫進行。本次試驗是“十一五”國家科技支撐計劃重點項目“水庫大壩安全保障關鍵技術研究”的課題之一。大洼水庫位于安徽省滁州市施集鎮花山村境內, 控制流域面積2171km2 ,總庫容約10 萬m3 , 以灌溉為主, 水庫大壩總長120m , 壩頂寬3m , 大壩高10m。本次試驗技術難度大, 技術要求高, 進行如此大尺度的潰壩試驗在國內外尚屬。大洼水庫大尺度潰壩試驗旨在建立大尺度物理模型, 模擬上游水庫、下游河道的實際情況, 并盡量保證壩體的結構、材料、力學性能相似。開展洪水漫頂、壩基管涌等導致的潰壩模型試驗, 從整體上觀測大壩潰口形態、潰口形成發展過程、上游庫水位降落過程、潰壩流量過程和下游洪水演變過程, 進一步研究潰口沖蝕下切、橫向擴展和潰壩流量（ 流速） 之間的相互關系, 探究潰壩形成機理, 為潰壩預防、預警及潰壩應急、應對提供技術支撐。
   潰壩機理和潰決洪水研究是水庫大壩安全保障體系的關鍵內容, 是直接關系到降低大壩風險、應對突發性洪水事件能力建設的一項基礎性研究。由于大壩壩型眾多, 潰決過程的復雜性、不確定性, 至今人們對潰壩機理和潰壩洪水運動規律的認識仍有待進一步深化。我國大壩數量、壩型、壩高均屬世界*, 但在潰壩機理方面的研究還比較落后。特別是在當前一大批中小型水庫病險程度日益嚴重的情況下, 潰壩機理試驗和模擬技術研究對于了解大壩潰決發生、發展的過程, 掌握下游潰壩洪水演變規律, 對于處置潰壩突發性洪水災害, 編制應急預案, 發布洪水預警, 組織撤離與逃生,實施緊急救援等, 具有十分重大的意義。

   自動控制支撐未來農業節水灌溉節水灌溉是按照作物需水要求, 通過管道系統與安裝在末級管道上的灌水器, 將水及作物生長所需養分以適當的量均勻、準確地直接輸送到作物根部附近土壤表面和土層中的灌水方法。通常節水灌溉是以人工為主, 利用單一的監測手段, 如濕度計、溫度計等作一些簡單的觀測, 并沒有準確全面了解作物需水、施肥狀況和生長狀態等。隨著電子、信息技術的迅速發展, 自動控制技術得到了越來越多的應用,使節水灌溉有了新的發展。目前, 我國農業用水量約為總用水量的80 % , 農業灌溉水的利用率普遍低下, 建立農田的自動化灌溉系統, 采用的灌水方式已勢在必行。自動控制技術應用于節水灌溉中, 不僅可以集中管理, 加強控制,還可以按需按量按時供水, 節約資源, 提率, 促進用水觀念的更新, 為農業生產和人民生活帶來巨大的經濟效益和社會效益。