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)電機組軸承、發(fā)電機的冷卻水系統(tǒng)組成，該系統(tǒng)直接影響到機組運行的安全性及電站運行的經(jīng)濟性。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)進行詳細設(shè)計和論證，使設(shè)計方案要符合規(guī)范要求，使系統(tǒng)滿足機組在各種工況下的正常安全運行。本次實驗針對水電站減壓閥的正常工況，以及自動調(diào)節(jié)，甩負荷，全關(guān)閉（減靜壓）等水電站常見工況進行了模擬，均取得非常的工況成果。水電站用技術(shù)供水減壓閥一臺，水頭100米，管徑DN200，進水口壓力要求在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：水泵是動力機轉(zhuǎn)換為機械能，傳給并排出水體的機械。對于電站來說，水泵是大量消耗廠用電的主要設(shè)備之一，而動力機的運行效率是不斷下降的，勢必需要不斷投入大量的維護成本和工作人員的高強度勞動。
位于貴州的天生橋二級電站（H=220m，N=220WM×6）原技術(shù)供水系統(tǒng)設(shè)計為水泵加壓供水與自流減壓供水兩套系統(tǒng)互為備用。電站投運一段時間后發(fā)現(xiàn)，水泵隨機組開停機而不斷啟閉，經(jīng)過一段時間運行后，一則容積損失加大，易進入
空氣，引起水泵運行故障；二則水泵葉輪經(jīng)氣蝕后效率不斷下降，加上用電，運行維護成本高，水泵也容易損壞。電站方出于運行的穩(wěn)定性和經(jīng)濟型考慮，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)生一起因為該系統(tǒng)引發(fā)的安全事故，十余年來也未對減壓閥進行更換，極大地減輕了運行費用和工作人員的工作強度，類似情況也發(fā)生在四川紫坪鋪電站等多個電站?？梢娝玫淖鳛闄C械，效率隨運行時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機組的供水方式。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)過冷卻后進入機組供水母管，分配至各臺機組冷卻系統(tǒng)使用，各臺機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)勢在于因為沒有從河面取水，而保證了進入機組的水源的清潔，不會因為水中雜質(zhì)造成水泵及機組的損壞。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)），還需要布置遠程控制系統(tǒng)。而因為其冷卻水來源仍為水泵，水泵運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，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)電廠機電設(shè)計規(guī)范DL/T5186-2004》的規(guī)定，當(dāng)水力發(fā)電站進口水頭在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)進口水頭大于120米時，應(yīng)對技術(shù)供水方式進行經(jīng)濟比較。當(dāng)進口水頭壓差較大時可以采取混合技術(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入減壓閥，或者經(jīng)過減壓后進入濾水器進行過濾，經(jīng)過過濾的
冷卻水以規(guī)定的壓力和流量進入機組，對機組進行冷卻。
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成本和勞動強度在相當(dāng)長的時間內(nèi)（8-12年）為機組提供穩(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)濟運行的標(biāo)準(zhǔn)。但是從另外一個方面看，即使是對于裝機16MW的機組，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，何況的減壓閥產(chǎn)品的維護量與故障率及更換周期更是水泵無法企及的。
至少可以這樣認為，機組的技術(shù)供水系統(tǒng)用水量用來發(fā)電更經(jīng)濟還是用來冷卻更經(jīng)濟是一個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行成本和維護費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)電機上導(dǎo)軸承油冷卻器、發(fā)電機空氣冷卻器、推力軸承油冷卻器、水輪機導(dǎo)軸承油冷卻器。水電站機組技術(shù)供水中的冷卻水對電站機組的安全運行有著至關(guān)重要的作用，冷卻水運行不正常，會造成機組溫度升高，報警、甚至停機事故。
當(dāng)水電站水頭超過用水的規(guī)定水壓值時，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入減壓閥，或者經(jīng)過減壓后進入濾水器進行過濾，經(jīng)過過濾的冷卻水以規(guī)定的壓力和流量進入機組，對機組進行冷卻。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成本和勞動強度在相當(dāng)長的時間內(nèi)（ZJY46H減壓閥可以穩(wěn)定運行6-15年)為機組提供穩(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)濟運行的標(biāo)準(zhǔn)。但是從另外一個方面看，即使是對于裝機16MW的單機，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，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)電機組軸承、發(fā)電機的冷卻水系統(tǒng)組成，該系統(tǒng)直接影響到機組運行的安全性及電站運行的經(jīng)濟型；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)進行詳細設(shè)計和論證，使設(shè)計方案要符合規(guī)范要求，使系統(tǒng)滿足機組在各種工況下的正常安全運行。技術(shù)供水系統(tǒng)對象為發(fā)電機上導(dǎo)軸承油冷卻器、發(fā)電機空氣冷卻器、推力軸承油冷卻器、水輪機導(dǎo)軸承油冷卻器。水電站機組技術(shù)供水中的冷卻水對電站機組的安全運行有著至關(guān)重要的作用，冷卻水運行不正常，會造成機組溫度升高，報警、甚至停機事故。
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)電廠機電設(shè)計規(guī)范DL/T5186-2004》的規(guī)定：
1、小水頭小于15m時，宜采用水泵供水方式。
2、凈水頭范圍為15m-70m時，宜采用自流供水方式。
3、凈水頭范圍為70m-120m時，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，應(yīng)進行技術(shù)經(jīng)濟比較。
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)濟時，可采用混合供水方式。
6、在布置條件允許且經(jīng)濟合理時，可選用中間水池供水方式。



在機組技術(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)電站實際運行條件和所選擇的減壓設(shè)備實際運行的工作環(huán)境來進行選擇，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)計裝機規(guī)模為760MW,安裝4臺單機容量190MW（現(xiàn)為210MW）水輪發(fā)電機組，水頭變幅為68.4m~132.76m。
紫坪鋪電廠四臺機組技術(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#機組減壓閥于2005年10月份投入運行，2#機組減壓閥于2006年3月份投入運行，1#機組減壓閥于2006年5月底投入運行。
2006年10月5日，發(fā)現(xiàn)3#機組技術(shù)供水減壓閥動作異常，全開后無法關(guān)閉。廠家人員于2006年11月份對3#機組技術(shù)供水減壓閥進行了拆卸檢修，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行更換后，減壓閥工作正常。2007年11月14日，發(fā)現(xiàn)2#機組減壓閥強烈振動、工作異常，經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)2#機組技術(shù)供水減壓閥出現(xiàn)類似3#、4#機組損壞情況。


在機組投運后不到兩年時間，先后有3臺機組減壓閥出現(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，位于震中不遠的紫坪鋪電站因為地震造成大壩沉降15cm，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)運動比較頻繁，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（H=143，N=300MW×4），天生橋二級（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，和防止減壓閥因為意外損壞時高壓水進入機組的內(nèi)鎖定系統(tǒng)，具有*的性價比。
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