李延虎

（陜西省寶雞峽引渭灌溉中心，陜西 咸陽 712000）

0 引言

寶雞峽林家村水利樞紐壩后電站為小Ⅱ型五等工程，總裝機(jī)容量8000 kW，安裝3 臺(tái)混流式水輪發(fā)電機(jī)組（其中3200 kW×2 臺(tái)、1600 kW×1 臺(tái)）。該電站循環(huán)冷卻技術(shù)供水系統(tǒng)循環(huán)水采用的水源，屬于硬水。隨著時(shí)間的推移，設(shè)備內(nèi)部結(jié)垢非常嚴(yán)重，影響設(shè)備的換熱效果，內(nèi)部器件磨損嚴(yán)重，經(jīng)常發(fā)生停機(jī)事件，所以需要更換成無殼程管殼式熱交換器。該交換器可以有效減少電站在汛期因?yàn)槔鋮s水水質(zhì)問題而發(fā)生的停機(jī)事故；減少檢修濾水器投入的人力物力財(cái)力；增加電站發(fā)電效益。

1 水電站概況

寶雞峽林家村水利樞紐，位于陜西省寶雞市金臺(tái)區(qū)硤石鄉(xiāng)林家村的渭河峽谷出口處，距寶雞市區(qū)4 km。主體工程由大壩和壩后電站兩部分組成，大壩為中型Ⅲ等工程，防洪標(biāo)準(zhǔn)按50年一遇洪水設(shè)計(jì)，500年一遇洪水校核；大壩長(zhǎng)度208.6 m，壩頂寬12～17 m，壩頂高程637.6 m，壩體加高22.6 m，最大壩高49.6 m，水庫(kù)正常蓄水位636.0 m，回水長(zhǎng)度14.5 km，總庫(kù)容5000 萬m3，終極有效庫(kù)容3800 萬m3（其中調(diào)砂庫(kù)容600萬m3)；大壩九個(gè)壩段，設(shè)10 個(gè)閘孔，分別為3 個(gè)沖砂底孔，5個(gè)泄洪中孔，1 個(gè)灌溉引水孔和1 個(gè)發(fā)電引水孔。

壩后電站為?、蛐臀宓裙こ蹋傃b機(jī)容量8000 kW，安裝3臺(tái)混流式水輪發(fā)電機(jī)組（其中3200 kW×2 臺(tái)、1600 kW×1 臺(tái)）。

電站機(jī)組技術(shù)供水系統(tǒng)為循環(huán)冷卻技術(shù)供水系統(tǒng)。系統(tǒng)配置有一個(gè)循環(huán)水池、四臺(tái)技術(shù)供水泵（三用一備）、3 套尾水循環(huán)冷卻器（兩大一?。⒐艿?、閥門、自動(dòng)化元件等。工作原理為水泵從循環(huán)水池抽水至尾水冷卻器，經(jīng)過尾水冷卻器后進(jìn)入機(jī)組各冷卻器（空冷器、油冷器），帶走機(jī)組熱量變成熱水流到循環(huán)水池，然后被水泵抽至尾水循環(huán)冷卻器中，被外部流動(dòng)的河水冷卻后變成冷水回到機(jī)組，如此循環(huán)達(dá)到冷卻機(jī)組的目的。

2 現(xiàn)有設(shè)備基本情況

電站循環(huán)冷卻技術(shù)供水系統(tǒng)共配置了4 臺(tái)水泵（三用一備），水泵型號(hào)為DFW-80-200，額定流量88 m3/h，電機(jī)功率18.5kW，揚(yáng)程44 m。大機(jī)、小機(jī)機(jī)組冷卻水量均按88 m3/h考慮。

隨著時(shí)間的推移，原設(shè)備內(nèi)部結(jié)垢非常嚴(yán)重，影響了設(shè)備的換熱效果，內(nèi)部器件磨損嚴(yán)重，經(jīng)常發(fā)生停機(jī)事件，所以需要更換成無殼程管殼式熱交換器。

3 更換循環(huán)冷卻器介紹

林家村水電站循環(huán)冷卻器更換為無殼程管殼式熱交換器。其型號(hào)為SSJXLQ-3.2/88-LB（大機(jī)）/SSJXLQ-1.6/88-LB（小機(jī)）。SSJXLQ 為循環(huán)冷卻器；3.2/1.6 為配套機(jī)組容量，MW；88 為冷卻水量，m3/h；LB 為立式B型。

每臺(tái)機(jī)組設(shè)計(jì)一套循環(huán)冷卻器。冷卻器換熱管采用20#無縫鋼管；支撐采用Q235 鋼板制作；連接用的螺栓、螺母及固定用的膨脹螺栓等用GB 不銹鋼材料制作，所有螺紋均為GB 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；法蘭墊材料為2 mm 石棉墊。

林家村水電站單套冷卻器的進(jìn)出水總管為DN125，配流管為108 mm×4.5 mm，主散熱管φ57 mm×3.5 mm，一套冷卻器有4 組換熱管排。下支撐采用短管—錐體結(jié)構(gòu)，安裝時(shí)，錐體直接插入大梁上的活動(dòng)支座孔中即可。上支撐通過膨脹螺栓固定在上支撐牛腿上。安裝布置見圖1。

圖1 結(jié)構(gòu)示意圖

4 冷卻器的安裝調(diào)試及檢修維護(hù)

4.1 安裝

循環(huán)冷卻器在安裝之前需要進(jìn)行一次工地水壓試驗(yàn)。試驗(yàn)壓力為1.25 MPa，保壓30 min。循環(huán)冷卻器在保壓期間，不能出現(xiàn)有害變形和滲漏；如若出現(xiàn)，必須消除后重新進(jìn)行試驗(yàn)，直到滿足要求后方可進(jìn)行安裝。

每臺(tái)機(jī)組設(shè)計(jì)循環(huán)冷卻器一套。單套冷卻器外形尺寸：4.85 m×1.0 m×2.825 m（大機(jī)）/3.3 m×0.9 m×2.325 m（小機(jī)）。尾水冷卻器布置在安裝大梁上，見圖2。活動(dòng)支座放在安裝大梁后，需要進(jìn)行簡(jiǎn)易固定。

安裝步驟：

1）將活動(dòng)支座按安裝圖中的圖示位置放在安裝大梁上，帶上調(diào)節(jié)螺釘，見圖2。

圖2 活動(dòng)支座安裝示意圖

2）將循環(huán)冷卻器吊至安裝大梁上，將循環(huán)冷卻器下部的錐體插入活動(dòng)支座的孔中，見圖3。

圖3 冷卻器下部椎體安裝示意圖

3）將循環(huán)冷卻器進(jìn)出水管與預(yù)埋水管連接定位，定位的時(shí)候利用循環(huán)冷卻器進(jìn)出水管上的法蘭、彎管及活動(dòng)支座上的調(diào)節(jié)螺栓來調(diào)整誤差。

4）循環(huán)冷卻器定好位后，將法蘭點(diǎn)焊在彎管上，將循環(huán)冷卻器吊起，用膨脹螺栓將活動(dòng)支座固定。

5）放下循環(huán)冷卻器，給法蘭帶上螺栓，焊死法蘭。

6）固定上支撐。

安裝時(shí)的要求：安裝前檢查預(yù)埋進(jìn)出水管誤差，以便用未焊法蘭盤的彎管進(jìn)行調(diào)整。

安裝時(shí)，不需要專用工具，安裝常用工具為：吊運(yùn)設(shè)備、電鉆機(jī)、扳手、焊機(jī)、定位儀、榔頭等。安裝時(shí)，若安裝大梁上有預(yù)埋鋼板，則把活動(dòng)支座焊接在預(yù)埋鋼板上。

4.2 試運(yùn)行

4.2.1 工地水壓試驗(yàn)

為檢查循環(huán)冷卻器是否在運(yùn)輸中的損害，在安裝前必須進(jìn)行工地水壓試驗(yàn)。工地水壓試驗(yàn)：冷卻器試驗(yàn)壓力為1.25 MPa，保壓時(shí)間30 min。

試驗(yàn)步驟：

（1）試驗(yàn)開始之前用壓縮空氣對(duì)循環(huán)水冷卻器內(nèi)部進(jìn)行吹掃，清除冷卻器內(nèi)部殘留的焊渣等雜物。

（2）用擋板將循環(huán)水冷卻器進(jìn)出口封好。

（3）將打壓泵與循環(huán)水冷卻器一端的擋板上的閥門連接在一起，同時(shí)打開另一端擋板上的閥門排氣，然后將循環(huán)水冷卻器置于立放狀態(tài)。

（4）用打壓泵對(duì)循環(huán)水冷卻器進(jìn)行充水，至循環(huán)水冷卻器內(nèi)部充滿水。

（5）當(dāng)循環(huán)冷卻器內(nèi)部充滿水后，關(guān)閉排氣端擋板處的閥門，對(duì)循環(huán)水冷卻器內(nèi)部進(jìn)行加壓，至壓力達(dá)到1.25 MPa。然后關(guān)閉進(jìn)水端的閥門，使循環(huán)水冷卻器內(nèi)部壓力保持在1.25 MPa。

（6）關(guān)閉打壓泵，保持循環(huán)水冷卻器內(nèi)部壓力1.25 MPa，保壓時(shí)間30min。

（7）在保壓期間對(duì)循環(huán)水冷卻器進(jìn)行檢查，有無滲漏、變形等情況。

（8）在保壓期間若無滲漏、變形等情況，待保壓時(shí)間過后即可將循環(huán)水冷卻器內(nèi)的水放掉，即可進(jìn)行安裝。

若在保壓期間出現(xiàn)滲漏、變形等情況，必須查明原因，進(jìn)行處理。處理好后，需要重新進(jìn)行水壓試驗(yàn)，直至試驗(yàn)合格方可進(jìn)行安裝。

4.2.2 循環(huán)試驗(yàn)

為了保證循環(huán)冷卻系統(tǒng)不漏水，需進(jìn)行循環(huán)試驗(yàn)。當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)安裝完畢，開啟循環(huán)水泵，循環(huán)冷卻水經(jīng)循環(huán)水泵、循環(huán)冷卻器、機(jī)組、回到水池。待水池水位穩(wěn)定后，開始計(jì)時(shí)，試驗(yàn)八個(gè)小時(shí)，要求水池水位不能降低，如水位下降，應(yīng)查明原因并消除。

4.3 調(diào)試

在系統(tǒng)做循環(huán)試驗(yàn)的時(shí)候，同時(shí)調(diào)整機(jī)組各冷卻器前端的閥門，使進(jìn)入各冷卻器內(nèi)的冷卻水水量滿足機(jī)組要求。

4.4 檢修

當(dāng)循環(huán)冷卻器需要檢修時(shí)，應(yīng)停止機(jī)組運(yùn)行，同時(shí)準(zhǔn)備后扳手等擰螺栓的工具以及起吊工具等。建議檢修時(shí)間安排在最低水位時(shí)。檢修時(shí)，先拆除冷卻器的上支撐連接螺栓和連接彎管，利用起吊設(shè)備將冷卻器起吊至檢修平臺(tái)，然后進(jìn)行檢查、除去外表面的覆蓋物等。

4.5 維護(hù)

（1）冷卻水對(duì)水質(zhì)的要求

①不含漂浮物；②不含泥沙；③暫時(shí)硬度不大于8～12 度（德國(guó)度，每毫升含10 mg CaO 成為一德國(guó)度）；④pH 值7～8；⑤氯離子＜300 mg/L；⑥硫酸根離子與氯離子之和＜1500 mg/L。

（2）防腐

林家村水電站循環(huán)冷卻器本體的材質(zhì)是20#無縫鋼管，外表面進(jìn)行熱噴鋅防腐。

（3）防蝕

同防腐處理一樣。

（4）防垢

結(jié)垢是指冷卻水中的鹽類由于水溫升高，碳酸根與氧氣結(jié)合產(chǎn)生水垢的物質(zhì)，例如Ca，附著在機(jī)組冷卻器的表面，降低了冷卻器散熱效果，致使機(jī)組溫度升高，影響機(jī)組正常運(yùn)行。清除冷卻器結(jié)垢可以有多種方法，如超聲波等。也可在循環(huán)水池中加少量的軟水即可解決防垢問題，或者在檢修時(shí)，利用工業(yè)除垢劑將冷卻器表面的垢清除即可。

（5）防水生物

水生物生長(zhǎng)有一定環(huán)境條件，循環(huán)冷卻器內(nèi)部可通過循環(huán)水池加藥殺死即可。如水生物生長(zhǎng)在循環(huán)冷卻器外部，可在每年機(jī)組檢修時(shí)，對(duì)尾水冷卻器表面覆蓋物進(jìn)行人工處理。在尾水冷卻器表面噴灑農(nóng)藥，將水生物殺死。建議對(duì)水生物殘骸進(jìn)行焚燒，勿倒入河流污染河水。

（6）監(jiān)測(cè)

循環(huán)冷卻器長(zhǎng)期處于尾水位以下。

監(jiān)測(cè)循環(huán)水池水位：目的是檢查尾水冷卻器是否漏水，如果發(fā)現(xiàn)循環(huán)水池水位有不正常下降，各處連接都不漏水，則應(yīng)檢查循環(huán)冷卻器是否漏水，以便進(jìn)行檢修。

監(jiān)測(cè)循環(huán)冷卻器散熱效果：目的是檢查循環(huán)冷卻器散熱面積，機(jī)組在額定負(fù)荷運(yùn)行，機(jī)組各冷卻器進(jìn)水溫度是否小于等于28℃。

5 結(jié)語

經(jīng)過一段時(shí)間的試運(yùn)行，新更換的冷卻循環(huán)器效果顯著：

（1）減少了電站在汛期因?yàn)槔鋮s水水質(zhì)問題而發(fā)生的停機(jī)事故；減少了檢修濾水器投入的人力物力財(cái)力；增加電站發(fā)電效益。

（2）延長(zhǎng)機(jī)組冷卻器的使用壽命；循環(huán)水中不含泥沙，不會(huì)對(duì)機(jī)組冷卻器的銅管造成磨損；同時(shí)，循環(huán)水中不含鈣、鎂等離子，為軟水，機(jī)組冷卻器不會(huì)結(jié)垢降低散熱效果。不僅減少了大量的維護(hù)檢修工作，也延長(zhǎng)了機(jī)組冷卻器的壽命。

（3）有利于實(shí)現(xiàn)電站的自動(dòng)化。