范瑜彬

摘要：燈泡貫流式水電站技術供水系統(tǒng)主要用于機組冷卻系統(tǒng)供水、主軸密封供水、廠內(nèi)深井水泵潤滑水等。在密封循環(huán)冷卻系統(tǒng)的機組中，技術供水大部分水量用于主軸密封供水，當前國內(nèi)外貫流式機組普遍采用的作法是主軸密封水通入水輪機主軸密封（密封和潤滑作用），通過管路引排至滲漏集水井，通過滲漏集水泵抽排至下游尾水。這樣存在技術供水浪費和增加技術供水泵及滲漏水泵能耗的問題。本文以黃河干流上水電站-黃河海勃灣水利樞紐電站為例，重點探索研究黃河中上游，在泥沙含量較大情況下，進行主軸密封水循環(huán)利用，減少水耗和能耗的可行性。

關鍵詞：貫流式機組、增容改造、穩(wěn)定性

一、原系統(tǒng)基本情況及存在的問題

海勃灣電站機組技術供水主要用于主軸密封供水、機組冷卻系統(tǒng)膨脹水箱補水、廠內(nèi)深井水泵潤滑水。技術供水系統(tǒng)水源取自廠外兩口水井，市政供水作為備用水源。每口井設置一臺深井泵，將水抽至副廠房頂部的高位水箱，高位水箱底部高程1095.6m，設計總容積為30m3，有效容積約為 15m3。單臺機組主軸密封設計水量約為 1.8m3/h，總用水量約為7.2m3/h。技術供水大部分水量用于主軸密封供水，主軸密封水通入水輪機主軸密封（密封和潤滑作用），通過管路引排至1048層滲漏集水井，通過滲漏集水泵抽排至下游尾水。

2014年投產(chǎn)以來，技術供水系統(tǒng)主軸密封實際用水量偏大，遠超技術供水設計用水量，主軸密封用水量約為16.5m3/h，4臺機組用水量取決于主軸密封磨損程度影響，汛期含沙量大主軸密封磨損嚴重時，最大漏水量曾達到20m3/h;由于主軸密封水外排，每年消耗水資源17.5萬立方，同時兩臺技術水泵及滲漏水泵啟動頻繁，每年消耗電量3.2萬元。原系統(tǒng)配置濾水器精度不足，運行5年后，高位水箱沉淀泥沙達5立方米，清理難度較大。技術供水系統(tǒng)圖如下：

二、解決方案探索研究

（一）方案一：取黃河水過濾后做為主水源，市政供水作為備用水源。

從取水水源來看，可取的水源主要有壩前水庫內(nèi)的水以及壩后尾水的水，按水質(zhì)來比較，水庫內(nèi)的水質(zhì)相對于尾水要稍好，但是考慮到水庫取水需要對水庫堤岸施工，同時穿越大壩，取水路徑獲得難度較高，且機電設備未能節(jié)省，相比較尾水取水沒有優(yōu)勢。因此利用兩臺潛水泵，從電站尾水取水，經(jīng)過旋流器和粗過濾器后，送入廠區(qū)的緩沖池，其中水泵、旋流器和粗過濾器均為1工作，1備用。水泵的啟停通過池內(nèi)的水位計控制。在經(jīng)過緩沖池簡單沉淀后，通過溢流，將緩沖池內(nèi)的水引入清水池，然后利用潛水泵、和精過濾器過濾后，送至高位水箱。潛水泵的啟停由高位水箱的水位計控制。

（二）方案二：主水源：主軸密封水循環(huán)回收加市政供水補水;備用水源：1048層尾水管取水。采用回收現(xiàn)有主軸密封的用水，重新泵送回高位水箱，重復利用的方式，損失的水可通過自動補水電動閥，利用市政供水進行補給，主水源回路通過2組精濾及1級超濾，保障水質(zhì)達到設計要求。備用水源取至2、4號機組流道備用壓力水管，通過旋流器除沙，2組精濾及1級超濾，使水質(zhì)達到設計要求。

主軸密封實際用水量較大，通過調(diào)節(jié)閥對水量進行調(diào)節(jié)，恢復到設計流量，同時為了有效回收主軸密封漏水，為水泵運行留有緩沖容量，在1048廊道內(nèi)，設置2個2m3的儲水罐。1#、2#機共用1個，3#、4#機共用1個，對主軸密封排水管進行改造，連接至儲水罐，并通過2臺水泵（每個儲水罐配置1臺水泵，兩個儲水罐互為備用），送水至1068.5高程，風機房邊的大儲水罐，水罐容積5m3。初選水泵參數(shù)為Q=10m3/h，H=27m，N=1.5kW。水泵后加設1臺精過濾器。水泵的啟停根據(jù)小儲水罐的液位控制。風機室的儲水罐利用2臺Q=23.5m3/h，H=44m，N=5.5kW的水泵，將水泵送至高位水箱。水泵的啟停根據(jù)大儲水罐的液位控制。不足水由市政供水補充。儲水罐可裝設油混水檢測裝置和濁度監(jiān)測裝置，根據(jù)監(jiān)測數(shù)值，可按需切換水源至市政供水?？紤]到主軸密封有一定的磨損，在回收利用主軸密封水時，會有一定的泥沙進入回用水，同時結合現(xiàn)狀高位水箱放水管已有過濾設置，在一級水泵后增設精過濾器一組，過濾精度按30μm考慮。當檢測出水中含油量超標時，將利用市政市政供水，更換整體循環(huán)水。主軸密封的回用水，考慮沿現(xiàn)有的水輪機豎井、管道廊道鋪設至1065層。1048層尾水管取水作為備用水源，考慮到黃河含泥沙的特殊性，在進入2m3儲水罐前，設置水力旋流器進行除沙，并根據(jù)需求，在1065層，進入5m3儲水罐前，利用超濾設備，通過添加絮凝劑的方式，進一步凈化水體，達到較為理想的效果。

一般情況下，主軸密封回用水通過2級水泵自動向高位水箱補水，原則上2m3儲水罐后的水泵按該儲水罐的水位啟停，5m3儲水罐后的水泵按該儲水罐的水位進行啟停，同時監(jiān)控高位水箱水位，防止溢出，后續(xù)將同時監(jiān)控高位水箱、大小儲水箱的液位，優(yōu)化水泵的聯(lián)動運行。當高位水箱中最高水位持續(xù)下降時，可通過自動補水電動閥，利用市政供水進行補給。

運行模式如下：

（1）正常運行時，主軸密封循環(huán)利用，通過市政供水補充消耗。回收的主軸密封水通過1路精濾、1路超濾進行水質(zhì)處理。

（2）主水源出現(xiàn)問題時（如主軸密封回收管路檢修、市政供水檢修無法補充消耗等情況），1048層尾水管取水作為備用水源投入運行。備用水源采用水力旋流器除沙，通過1組精濾、1個超濾進行水質(zhì)處理。

三、安全和經(jīng)濟性分析

方案二相比較安全性更高，同時安裝及維護費用具有較大優(yōu)勢，在廠內(nèi)實施不需要考慮管路防凍問題。推薦按方案二方式進行改造，按照汛期一個月市政供水直供，采用市政供水補給供水與過濾水補給的方式運行。同時監(jiān)測回用水的油混水含量和渾濁度，定期為高位水箱整體換循環(huán)水，用以提高主軸密封的水質(zhì)。

結束語：

主軸密封水循環(huán)利用方案，是考慮在水資質(zhì)緊張區(qū)域，特別是北方干旱地區(qū)使用的一種新型解決方案，在節(jié)約水資源的同時，通過凈化設備的合理配置優(yōu)化主軸密封水質(zhì)，對緩解主軸密封磨損，減小主軸密封的檢修維護量具有重要意義，同時能夠減少滲漏水泵及技術水泵等設備的啟動頻次，具有一定的節(jié)能效果。

參考文獻：

[1]NBT35035-2014 水力發(fā)電廠輔助設備系統(tǒng)設計規(guī)范、DLT 5038-2012 燈泡貫流式水輪發(fā)電機組安裝工藝規(guī)程、GB∕T35709-2017燈泡貫流式水輪發(fā)電機組檢修規(guī)程