水電站技術(shù)供水系統(tǒng)組合式減壓閥

                        水電站技術(shù)供水系統(tǒng)組合式減壓閥

                             上海申弘閥門有限公司

水電站技術(shù)供水系統(tǒng)組合式減壓閥水電站技術(shù)供水系統(tǒng)方案
   之前介紹三級(jí)減壓閥串聯(lián)，現(xiàn)在介紹水電站的技術(shù)供水系統(tǒng)由水輪發(fā)電機(jī)組軸承、發(fā)電機(jī)的冷卻水系統(tǒng)組成，該系統(tǒng)直接影響到機(jī)組運(yùn)行的安全性及電站運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。技術(shù)供水系統(tǒng)要根據(jù)水電站的基本技術(shù)參數(shù)及設(shè)備要求的技術(shù)供水參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)和論證，使設(shè)計(jì)方案要符合規(guī)范要求，使系統(tǒng)滿足機(jī)組在各種工況下的正常安全運(yùn)行。本次實(shí)驗(yàn)針對水電站減壓閥的正常工況，以及自動(dòng)調(diào)節(jié)，甩負(fù)荷，全關(guān)閉（減靜壓）等水電站常見工況進(jìn)行了模擬，均取得非常的工況成果。水電站用技術(shù)供水減壓閥一臺(tái)，水頭100米，管徑DN200，進(jìn)水口壓力要求在1.6MPa，出水口壓力在0.4MPa（可調(diào)）左右即可，閥體長590mm，法蘭12孔。根據(jù)規(guī)定，燕云，鎮(zhèn)江關(guān)電站都宜選用自流減壓技術(shù)供水方式。紅土電站的水頭較高，可以考慮水泵供水，閉式循環(huán)供水，或是中間水池自流供水。下面可以就這幾種技術(shù)供水方式做一個(gè)比較：

1、水電站技術(shù)供水系統(tǒng)組合式減壓閥水泵供水：水泵是動(dòng)力機(jī)轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，傳給并排出水體的機(jī)械。對于電站來說，水泵是大量消耗廠用電的主要設(shè)備之一，而動(dòng)力機(jī)的運(yùn)行效率是不斷下降的，勢必需要不斷投入大量的維護(hù)成本和工作人員的高強(qiáng)度勞動(dòng)。
位于貴州的天生橋二級(jí)電站（H=220m，N=220WM×6）原技術(shù)供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)為水泵加壓供水與自流減壓供水兩套系統(tǒng)互為備用。電站投運(yùn)一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)，水泵隨機(jī)組開停機(jī)而不斷啟閉，經(jīng)過一段時(shí)間運(yùn)行后，一則容積損失加大，易進(jìn)入
空氣，引起水泵運(yùn)行故障；二則水泵葉輪經(jīng)氣蝕后效率不斷下降，加上用電，運(yùn)行維護(hù)成本高，水泵也容易損壞。電站方出于運(yùn)行的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)型考慮，放棄水泵加壓供水，而啟用原本作為備用技術(shù)供水的自流減壓系統(tǒng)。
啟用自流減壓技術(shù)供水系統(tǒng)后，自1996年至今未發(fā)生一起因?yàn)樵撓到y(tǒng)引發(fā)的安全事故，十余年來也未對減壓閥進(jìn)行更換，極大地減輕了運(yùn)行費(fèi)用和工作人員的工作強(qiáng)度，類似情況也發(fā)生在四川紫坪鋪電站等多個(gè)電站?？梢娝玫淖鳛闄C(jī)械，效率隨運(yùn)行時(shí)間的增加而低下的情況是一種普遍的客觀存在。
2、閉式循環(huán)取水：
閉式循環(huán)系統(tǒng)同樣是采用水泵加壓，不過采取的方式為自取水口取水后，由供水泵打至沉淀池，經(jīng)沉淀池沉淀以后再分配給各臺(tái)機(jī)組的供水方式。該套系統(tǒng)由尾水冷卻器、循環(huán)水池及泵房、循環(huán)水泵及電器控制柜、供水總管、回水總管5部分組成。工作原理是在清水期將循環(huán)水池充滿清水在渾水期利用循環(huán)水泵將池內(nèi)清水打入冷卻器，經(jīng)過冷卻后進(jìn)入機(jī)組供水母管，分配至各臺(tái)機(jī)組冷卻系統(tǒng)使用，各臺(tái)機(jī)組冷卻后的回水匯入回水母管，返回循環(huán)水池，從而形成閉式循環(huán)技術(shù)供水。
該方式大的優(yōu)勢在于因?yàn)闆]有從河面取水，而保證了進(jìn)入機(jī)組的水源的清潔，不會(huì)因?yàn)樗须s質(zhì)造成水泵及機(jī)組的損壞。大的弊端在于投入成本高昂，而且對原本緊湊的水電站廠房有更高的空間要求，需要根據(jù)機(jī)組用水量修建沉淀池，泵房，增加大量管道（參見對比圖1 閉式循環(huán)技術(shù)供水系統(tǒng)與圖2自流減壓技術(shù)供水系統(tǒng)），還需要布置遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。而因?yàn)槠淅鋮s水來源仍為水泵，水泵運(yùn)行效率的不斷下降與廠用電的大量消耗仍無法避免。


3、自流減壓供水：自流減壓供水指的是當(dāng)水電站水頭超過用水的規(guī)定水壓值時(shí)，在技術(shù)供水系統(tǒng)中裝設(shè)減壓裝置削減多余水頭的自流供水方式。根據(jù)《水力發(fā)電廠機(jī)電設(shè)計(jì)規(guī)范DL/T5186-2004》的規(guī)定，當(dāng)水力發(fā)電站進(jìn)口水頭在70-120米的范圍內(nèi)，宜采用自流減壓供水及其他供水方式。當(dāng)進(jìn)口水頭大于120米時(shí)，應(yīng)對技術(shù)供水方式進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較。當(dāng)進(jìn)口水頭壓差較大時(shí)可以采取混合技術(shù)供水方式供水。
自流減壓對于中高水頭的水電站來說是為經(jīng)濟(jì)的技術(shù)供水方式。其系統(tǒng)由濾水器與減壓閥，安全泄壓閥組成，原理是從壓力鋼管或者蝸殼上直接取水，通過濾水器過濾后進(jìn)入減壓閥，或者經(jīng)過減壓后進(jìn)入濾水器進(jìn)行過濾，經(jīng)過過濾的
冷卻水以規(guī)定的壓力和流量進(jìn)入機(jī)組，對機(jī)組進(jìn)行冷卻。
這種方式對于減壓閥的選擇尤為重要，穩(wěn)定可靠的減壓閥可以以極低的維護(hù)成本和勞動(dòng)強(qiáng)度在相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)（8-12年）為機(jī)組提供穩(wěn)定可靠的冷卻水。盡管目前有專家指出在中高水頭水電站上，上游庫區(qū)的水用來冷卻而不是發(fā)電不符合經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)。但是從另外一個(gè)方面看，即使是對于裝機(jī)16MW的機(jī)組，用水量也不過是300m3/h至400m3/h，這種程度的用水量與水泵消耗的廠用電相比較應(yīng)該不算浪費(fèi)，何況的減壓閥產(chǎn)品的維護(hù)量與故障率及更換周期更是水泵無法企及的。
至少可以這樣認(rèn)為，機(jī)組的技術(shù)供水系統(tǒng)用水量用來發(fā)電更經(jīng)濟(jì)還是用來冷卻更經(jīng)濟(jì)是一個(gè)很難下定義的比較方式，但是自流減壓供水方式比較水泵加壓供水方式的低運(yùn)行成本和維護(hù)費(fèi)用及故障率低是毋庸置疑的。

技術(shù)供水系統(tǒng)對象為發(fā)電機(jī)上導(dǎo)軸承油冷卻器、發(fā)電機(jī)空氣冷卻器、推力軸承油冷卻器、水輪機(jī)導(dǎo)軸承油冷卻器。水電站機(jī)組技術(shù)供水中的冷卻水對電站機(jī)組的安全運(yùn)行有著至關(guān)重要的作用，冷卻水運(yùn)行不正常，會(huì)造成機(jī)組溫度升高，報(bào)警、甚至停機(jī)事故。
當(dāng)水電站水頭超過用水的規(guī)定水壓值時(shí)，在技術(shù)供水系統(tǒng)中裝設(shè)減壓裝置削減多余水頭的自流供水方式。

  上海申弘閥門有限公司生產(chǎn)相關(guān)的產(chǎn)品有：減壓閥(氣體減壓閥自流減壓對于中高水頭的水電站來說是為經(jīng)濟(jì)的技術(shù)供水方式。其系統(tǒng)主要由濾水器與減壓閥，安全泄壓閥組成，工作原理是從壓力鋼管或者蝸殼上直接取水，通過濾水器過濾后進(jìn)入減壓閥，或者經(jīng)過減壓后進(jìn)入濾水器進(jìn)行過濾，經(jīng)過過濾的冷卻水以規(guī)定的壓力和流量進(jìn)入機(jī)組，對機(jī)組進(jìn)行冷卻。這種方式對于減壓閥的選擇尤為重要，穩(wěn)定可靠的減壓閥可以以極低的維護(hù)成本和勞動(dòng)強(qiáng)度在相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)（ZJY46H減壓閥可以穩(wěn)定運(yùn)行6-15年)為機(jī)組提供穩(wěn)定可靠的冷卻水。盡管目前有專家指出在中高水頭水電站上，上游庫區(qū)的水用來冷卻而不是發(fā)電不符合經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)。但是從另外一個(gè)方面看，即使是對于裝機(jī)16MW的單機(jī)，用水量也不過是300m³/h至400m³/h，這種程度的用水量與水泵消耗的廠用電相比較不算浪費(fèi)，且即使沒有使用自流減壓水，庫區(qū)的日蒸發(fā)量也不可避免，何況的減壓閥產(chǎn)品的維護(hù)量與故障率及更換周期更是水泵無法企及的。

水電站的技術(shù)供水系統(tǒng)由水輪發(fā)電機(jī)組軸承、發(fā)電機(jī)的冷卻水系統(tǒng)組成，該系統(tǒng)直接影響到機(jī)組運(yùn)行的安全性及電站運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)型；技術(shù)供水系統(tǒng)要根據(jù)水電站的基本技術(shù)參數(shù)及設(shè)備要求的技術(shù)供水參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)和論證，使設(shè)計(jì)方案要符合規(guī)范要求，使系統(tǒng)滿足機(jī)組在各種工況下的正常安全運(yùn)行。技術(shù)供水系統(tǒng)對象為發(fā)電機(jī)上導(dǎo)軸承油冷卻器、發(fā)電機(jī)空氣冷卻器、推力軸承油冷卻器、水輪機(jī)導(dǎo)軸承油冷卻器。水電站機(jī)組技術(shù)供水中的冷卻水對電站機(jī)組的安全運(yùn)行有著至關(guān)重要的作用，冷卻水運(yùn)行不正常，會(huì)造成機(jī)組溫度升高，報(bào)警、甚至停機(jī)事故。
松潘縣的燕云電站（H=120M，N=2×8MW）；鎮(zhèn)江關(guān)電站（H=102M，N=2×14MW）；紅土電站（H=188.5M，N=2×16MW）屬于中高水頭電站。根據(jù)《水力發(fā)電廠機(jī)電設(shè)計(jì)規(guī)范DL/T5186-2004》的規(guī)定：
1、小水頭小于15m時(shí)，宜采用水泵供水方式。
2、凈水頭范圍為15m-70m時(shí)，宜采用自流供水方式。
3、凈水頭范圍為70m-120m時(shí)，宜采用自流減壓或其他供水方式。
4、凈水頭大于120m，選用供水方式時(shí)，應(yīng)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。
5、當(dāng)水電廠水頭變化范圍較大，采用單一供水方式不能滿足需要或不經(jīng)濟(jì)時(shí)，可采用混合供水方式。
6、在布置條件允許且經(jīng)濟(jì)合理時(shí)，可選用中間水池供水方式。



在機(jī)組技術(shù)供水系統(tǒng)上選擇合適的減壓閥是非常重要的，技術(shù)供水系統(tǒng)上如果沒有根據(jù)電站實(shí)際運(yùn)行條件和所選擇的減壓設(shè)備實(shí)際運(yùn)行的工作環(huán)境來進(jìn)行選擇，則有可能造成重大的安全事故。
紫坪鋪水電站位于四川省都江堰市,電站設(shè)計(jì)裝機(jī)規(guī)模為760MW,安裝4臺(tái)單機(jī)容量190MW（現(xiàn)為210MW）水輪發(fā)電機(jī)組，水頭變幅為68.4m~132.76m。
紫坪鋪電廠四臺(tái)機(jī)組技術(shù)供水系統(tǒng)減壓閥選用的是以色列膜片式減壓閥，閥門公稱直徑為DN350。3#、4#機(jī)組減壓閥于2005年10月份投入運(yùn)行，2#機(jī)組減壓閥于2006年3月份投入運(yùn)行，1#機(jī)組減壓閥于2006年5月底投入運(yùn)行。
2006年10月5日，發(fā)現(xiàn)3#機(jī)組技術(shù)供水減壓閥動(dòng)作異常，全開后無法關(guān)閉。廠家人員于2006年11月份對3#機(jī)組技術(shù)供水減壓閥進(jìn)行了拆卸檢修，發(fā)現(xiàn)減壓閥閥桿斷裂、中心導(dǎo)向爪損壞、閥座脫落，經(jīng)更換損壞部件回裝后工作正常。2007年11月6日，發(fā)現(xiàn)4#機(jī)組技術(shù)供水減壓閥無法正常工作。經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)減壓閥閥桿已斷裂、橡膠隔膜已損壞、導(dǎo)向爪已損壞、閥座已脫落。將檢修泵技術(shù)改造更換下來的水力控制閥部件拆下，對減壓閥損壞部件進(jìn)行更換后，減壓閥工作正常。2007年11月14日，發(fā)現(xiàn)2#機(jī)組減壓閥強(qiáng)烈振動(dòng)、工作異常，經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)2#機(jī)組技術(shù)供水減壓閥出現(xiàn)類似3#、4#機(jī)組損壞情況。


在機(jī)組投運(yùn)后不到兩年時(shí)間，先后有3臺(tái)機(jī)組減壓閥出現(xiàn)基本情況相同的損壞。減壓閥損壞后，造成技術(shù)供水管路水壓失控，水壓異常升高，對空冷器，上在2008年5月12日的地震中，位于震中不遠(yuǎn)的紫坪鋪電站因?yàn)榈卣鹪斐纱髩纬两?5cm，廠房及辦公生活區(qū)的建筑都大面積出現(xiàn)墻體開裂的情況下，系統(tǒng)管道仍然保持完好，管道上的各個(gè)閥門和設(shè)備都沒有出現(xiàn)問題。
不難看出，中間水池對環(huán)境要求比較高，尤其在川西北地質(zhì)運(yùn)動(dòng)比較頻繁，山體結(jié)構(gòu)比較脆弱的地區(qū)，修建中間水池不宜作為技術(shù)供水的方式。
ZJY46H型減壓閥在寶珠寺（H=104，N=175MW×4），二灘（壩前取水，H=189，N=6×550MW），天生橋一級(jí)（H=143，N=300MW×4），天生橋二級(jí)（H=220，N=220MW×6）等中大型電站的使用壽命均已超過10年，一直穩(wěn)定可靠。而其減壓閥本身具備有防止水中雜質(zhì)引發(fā)的堵塞的反沖排污裝置，和防止減壓閥因?yàn)橐馔鈸p壞時(shí)高壓水進(jìn)入機(jī)組的內(nèi)鎖定系統(tǒng)，具有*的性價(jià)比。
所以松潘縣的燕云電站（H=120M，N=2×8MW）；鎮(zhèn)江關(guān)電站（H=102M，N=2×14MW）；紅土電站（H=188.5M，N=2×16MW）在選擇的減壓裝置前提下，是適合采用為經(jīng)濟(jì)的自流減壓供水方式的。與本產(chǎn)品相關(guān)論文：組合式減壓閥在電站的應(yīng)用