循環(huán)冷卻水減壓閥在水電站供水系統(tǒng)應(yīng)用

循環(huán)冷卻水減壓閥在水電站供水系統(tǒng)應(yīng)用 循環(huán)冷卻水組合式減壓閥在水電站供水系統(tǒng)應(yīng)用

之前介紹組合式減壓閥在國華惠州熱電應(yīng)用，現(xiàn)在介紹循環(huán)冷卻水減壓閥在水電站供水系統(tǒng)應(yīng)用水電站的技術(shù)供水可靠性及經(jīng)濟(jì)性在電站實(shí)際運(yùn)行中非常重要，由于部分電站水頭范圍增大，可取用的冷卻水源泥沙含量大且雜質(zhì)過多，難于滿足常規(guī)技術(shù)供水方案的水壓及水質(zhì)要求。應(yīng)尋求一種新的安全可靠、維護(hù)方便且經(jīng)濟(jì)的技術(shù)供水方式，以滿足不同電站的技術(shù)供水需求。關(guān)鍵詞: 水電站；技術(shù)供水；循環(huán)冷卻
一、循環(huán)冷卻水減壓閥在水電站供水系統(tǒng)應(yīng)用水電站技術(shù)供水傳統(tǒng)設(shè)計(jì)
水電站的技術(shù)供水系統(tǒng)主要針對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組設(shè)備進(jìn)行冷卻和潤滑，各用水設(shè)備對(duì)水量、水溫、水壓、水質(zhì)均有相應(yīng)的要求。技術(shù)供水方案現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定有如下幾種：
水泵供水（包括射流泵供水）；自流供水（包括自流減壓供水）；水泵和自流混合供水；水泵加中間水池供水；自流加中間水池供水；頂蓋取水供水方式。
以上各方式對(duì)于技術(shù)供水水壓及水質(zhì)均能滿足要求的電站是經(jīng)濟(jì)可行的。但近年來，許多電站由于水頭范圍增大和可取用冷卻水源泥沙含量大及雜質(zhì)過多，水質(zhì)不理想，再加上傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中選用的減壓閥和濾水器等水處理設(shè)備雖然技術(shù)上逐漸成熟，但仍存在設(shè)備環(huán)節(jié)的運(yùn)行隱患，且設(shè)備投入較為昂貴。致使技術(shù)供水系統(tǒng)的減壓及水處理設(shè)備設(shè)置過于龐雜，技術(shù)供水系統(tǒng)復(fù)雜而且難以檢修維
護(hù)，設(shè)備投入大且運(yùn)行可靠性欠佳。鑒于以上情況，
電站的技術(shù)供水系統(tǒng)應(yīng)探求一種新的安全可靠、維護(hù)方便且經(jīng)濟(jì)的供水方式，以適應(yīng)水壓和水質(zhì)條件難于滿足常規(guī)技術(shù)供水方式的各類水電站技術(shù)供水需求。


二、水電站技術(shù)供水新技術(shù)
1.循環(huán)冷卻供水系統(tǒng)工作原理
近年來，國內(nèi)循環(huán)冷卻技術(shù)供水系統(tǒng)的技術(shù)在電站技術(shù)供水系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用，其工作原理為采用經(jīng)過水質(zhì)處理的清潔機(jī)組冷卻水通過機(jī)組后，帶走機(jī)組運(yùn)行產(chǎn)生的熱量，經(jīng)排水管道排入循環(huán)水池；水泵從循環(huán)水池內(nèi)抽水至布置于尾水中的尾水冷卻器，與河水進(jìn)行冷熱交換作用后溫度降低：然后又送到機(jī)組。機(jī)組冷卻水在一個(gè)往復(fù)循環(huán)的系統(tǒng)中，通過流動(dòng)的溫度較低的天然河水帶走機(jī)組運(yùn)行產(chǎn)生的熱量。
由于循環(huán)水采用了經(jīng)過水處理的清潔水，可有效防堵塞、防結(jié)垢、防腐蝕、防水生物，從而解決了水電站機(jī)組冷卻水水質(zhì)難以滿足技術(shù)供水要求問題。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，如圖1所示。



2.循環(huán)冷卻供水系統(tǒng)適用范圍
該系統(tǒng)適用于各種型式的水電站廠房布置方案，包括地面式、地下式、引水式、壩后式、河床式等。亦可適用于各種機(jī)型機(jī)組的水電站，包括混流式、軸流式、沖擊式與貫流式等。
3.循環(huán)冷卻供水系統(tǒng)的主要裝置
循環(huán)冷卻供水系統(tǒng)主要包括：循環(huán)水池、供水水泵、尾水冷卻器、電氣控制柜、冷卻水進(jìn)出水管道、閥門、表計(jì)以及相關(guān)自動(dòng)化元件等。
(1）循環(huán)水池
循環(huán)水池主要作用為：系統(tǒng)恒壓、水質(zhì)檢測(cè)、水質(zhì)處理以及水位檢測(cè)等作用。循環(huán)水池大小可根據(jù)電站廠房布置情況及機(jī)組冷卻水量確定容積，一般應(yīng)能滿足電站所有設(shè)備半小時(shí)供水量。循環(huán)水池在機(jī)組投入運(yùn)行之前，應(yīng)清洗干凈，再注入清潔水。循環(huán)水池內(nèi)可布置水泵進(jìn)水管、回水總管、補(bǔ)水管、溢流管及放空管等。循環(huán)水池內(nèi)可設(shè)浮子式液位控制器，用于水池內(nèi)的自動(dòng)補(bǔ)水控制和高低水位報(bào)警，同時(shí)可在池內(nèi)設(shè)液位變送器用于水池水位的監(jiān)測(cè)。
(2）供水水泵
可根據(jù)供水系統(tǒng)布置情況選擇立式或臥式的離心水泵或深井泵?？稍O(shè)置一地可編程（PLC）控制柜集中控制供水泵?？刂乒駪?yīng)可手動(dòng)或自動(dòng)啟停循環(huán)水泵，并對(duì)水泵電機(jī)進(jìn)行過載、缺相、欠壓、短路等自動(dòng)保護(hù)。也可通過控制柜接受計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的遠(yuǎn)方控制指令，以及將水泵的運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)和故障信號(hào)傳送到計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)后臺(tái)進(jìn)行監(jiān)控。
水泵應(yīng)能按以下模式進(jìn)行自動(dòng)投切：與機(jī)組開機(jī)臺(tái)數(shù)對(duì)應(yīng)投切、工作水泵故障備用泵自動(dòng)投入、工作水泵與備用水泵能按設(shè)定時(shí)間自動(dòng)輪換運(yùn)行。
(3）尾水冷卻器
尾水冷卻器可根據(jù)電站廠房尾水布置型式靈活布置，布置方式可采用立式、臥式或掛式三種型式，連接方式可采用并聯(lián)、串聯(lián)或串并聯(lián)結(jié)合三種型式。
尾水冷卻器應(yīng)按相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和要求制造，應(yīng)能滿足使用年限不低于20年，在正常的水質(zhì)條件下，尾水冷卻器內(nèi)部不結(jié)垢、不長微生物，循環(huán)水不變質(zhì)。材質(zhì)選料應(yīng)安全可靠，冷卻器防腐、防銹措施應(yīng)得當(dāng)。水壓試驗(yàn)應(yīng)滿足試驗(yàn)壓力為0.9Mpa,保壓時(shí)間為半小時(shí)冷卻器不得滲漏變形的要求，冷卻器布置應(yīng)考慮安裝檢修方便。


三、水電站技術(shù)供水新技術(shù)的應(yīng)用
上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(組合式減壓閥,可調(diào)式減壓閥,自力式減壓閥循環(huán)冷卻技術(shù)供水方式的出現(xiàn)，為水電站的技術(shù)供水方案提供了一種實(shí)用而可靠的技術(shù)方式。經(jīng)
圖1 水電站機(jī)組循環(huán)冷卻水系統(tǒng)圖水電站運(yùn)營以水為冷卻介質(zhì)的冷卻水系統(tǒng)。由水泵、冷卻器、管路和附件等組成。
發(fā)電站的閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)是向電站的設(shè)備如汽輪機(jī)潤滑油、給水泵軸承、送/引風(fēng)機(jī)潤滑油站的冷卻器等提供閉式冷卻水，將產(chǎn)生的熱量帶出，再通過循環(huán)系統(tǒng)的水水換熱器置換到開式冷卻水，水水換熱器的換熱效率是直接影響閉式冷卻水的出口溫度，從而影響以上輔機(jī)設(shè)備的運(yùn)行，可見在電站水水換熱器是一個(gè)重要設(shè)備．
在給水泵軸承輸送水時(shí)必須限制水壓的大小，減壓閥的作用顯而易見，高水頭水流經(jīng)過減壓閥，降低水壓，使之達(dá)到軸承管壁的的壓力，迅速降低系統(tǒng)內(nèi)運(yùn)行的熱能。由此運(yùn)行安全性較高、運(yùn)行能耗較少、設(shè)備基建投資較少、運(yùn)行維護(hù)檢修工作量較少的組合活塞式減壓閥有效利用能大大降低電站后期的維修率，降低因水壓問題帶來的損失。


ZJY46H組合式減壓閥專為中高水頭減壓供水系統(tǒng)量身設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，為礦區(qū)井下供水，長距離管道輸水/輕油；水電站開停機(jī)，甩負(fù)荷工況，庫容水位變化大，過流介質(zhì)泥沙含量大，沖擊式機(jī)組進(jìn)口水頭高等問題提供了優(yōu)良的解決方案。
 減壓閥工作原理：當(dāng)進(jìn)口壓力及流量變化時(shí)，通過控制閥調(diào)整主閥壓力調(diào)節(jié)腔的壓力，從而控制節(jié)流錐的開度，改變介質(zhì)的過流面積，從而達(dá)到減壓穩(wěn)壓的目的。


特點(diǎn)：

1、互為備用的雙反饋系統(tǒng)可供不停機(jī)檢修；

2、反沖排污系統(tǒng)可適用更多不佳水質(zhì)。

3、出口壓力鎖定系統(tǒng)可以鎖定減壓閥出口壓力上限，不再害怕高壓水造成損害。

4、主閥與控制導(dǎo)閥均采用全活塞式結(jié)構(gòu)。

5、主閥閥體每臺(tái)均承受不低于1小時(shí)1.5倍強(qiáng)壓試驗(yàn)。

6、使用壽命極大地延長，一次采購十年安全。

7、減壓比大可達(dá)12:1，一級(jí)減壓高水頭已達(dá)370米。

8、流量大可過5000m3/h，大應(yīng)用單機(jī)（三峽向家壩電站）已達(dá)800MW。

過多年的推廣和完善，在近年的水電站設(shè)計(jì)中該方式得到了廣泛的應(yīng)用，對(duì)電站的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行產(chǎn)生了很好的效益。以下舉兩例具有代表性的電站技術(shù)供水方案。在云南省麗江市境內(nèi)有已建成的的五郎河二級(jí)電站和石門坎電站。
由于五郎河流域上游水土流失嚴(yán)重，五郎河汛期河流泥沙含量大，且大粒徑懸浮物及雜質(zhì)過多，作為水電站技術(shù)供水水質(zhì)條件較差，不能保證正常的技術(shù)供水。石門坎電站設(shè)計(jì)水頭達(dá)400m，發(fā)電引用水在汛期泥沙含量大且懸移質(zhì)雜質(zhì)較多，自流減壓和尾水取水方式均不能保證技術(shù)供水的可靠性。兩個(gè)電站廠區(qū)附近均無其他可用水源，所以在設(shè)計(jì)時(shí)兩個(gè)電站技術(shù)供水方案均采用循環(huán)水池加尾水冷卻器方案。電站建成投運(yùn)以來循環(huán)冷卻水系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定良好，由于該系統(tǒng)操作簡單，運(yùn)行維護(hù)方便，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，能減少一定的運(yùn)行維護(hù)成本并保障發(fā)電設(shè)備利用小時(shí)數(shù)，且有效地解決了多泥沙河流電站的技術(shù)供水水質(zhì)差和高水頭電站自流減壓困難且廠區(qū)附近無水源供水的問題。
2007年在進(jìn)行木底箐二級(jí)電站設(shè)計(jì)時(shí)，因電站設(shè)計(jì)水頭達(dá)175m，超過了自流減壓供水的上限水頭。而電站主機(jī)軸承采用軸承冷卻器加軸瓦內(nèi)冷方式，對(duì)冷卻水質(zhì)要求很高，由尾水取水經(jīng)水泵及濾水器供水方式也不能保證軸瓦內(nèi)冷水質(zhì)，故設(shè)計(jì)采用循環(huán)冷卻技術(shù)供水方式。在具體施工過程中，由于廠區(qū)開挖后河床地形變窄造成尾水布置場(chǎng)地狹窄且與廠區(qū)交通相交叉，所以尾水冷卻器無布置空間。為滿足現(xiàn)場(chǎng)布置條件，經(jīng)仔細(xì)核算，決定取消尾水冷卻器裝置，改由擴(kuò)大循環(huán)水池并由適量清潔山泉水進(jìn)行補(bǔ)給降溫的方案替代。具體實(shí)施如下：
木底箐二級(jí)電站裝機(jī)為2×4000kW，設(shè)計(jì)水頭為175m，引用流量為5.4m3/s，為臥式布置混流式機(jī)組。電站地處低緯高原，屬亞熱帶與溫帶季風(fēng)高原山地氣候區(qū)。由于境內(nèi)高差懸殊，氣候立體變化明顯。電站所處位置高氣溫27.5℃，低氣溫-11.1℃，無霜期175～185天。廠區(qū)樞紐海拔高程2860～2680m，該區(qū)年平均氣溫9.8℃。該站原設(shè)計(jì)技術(shù)供水系統(tǒng)考慮采用80m3循環(huán)水池及四臺(tái)水泵加
尾水冷卻器形成循環(huán)供水冷卻系統(tǒng)。該方案正常為可行的，但由于廠區(qū)地形條件所限，尾水冷卻器無法布置，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)后，決定取消尾水冷卻器裝置，改由以下方案代替。


木底箐二級(jí)站的機(jī)組設(shè)備用水量為單機(jī)80m3/h，設(shè)備冷卻器進(jìn)出口水溫差應(yīng)在２℃左右。廠區(qū)生活用水源為水質(zhì)清潔良好且常年不斷的山泉水，常年水溫在10℃左右，可取用水量為30m3/h?？蓪⑸钣盟茉O(shè)為DN100的管徑引水，除保障廠區(qū)生活用水外，其余供水可補(bǔ)充到循環(huán)水池，循環(huán)水池?cái)U(kuò)大為160m3，
以滿足2臺(tái)機(jī)1小時(shí)用水量。循環(huán)水池頂部封閉僅設(shè)進(jìn)人孔，水位線以上設(shè)通風(fēng)散熱孔及防塵網(wǎng)，池體內(nèi)設(shè)循環(huán)通道，回水管由水池末端頂部進(jìn)入，并在同一側(cè)設(shè)溢流口，將回流的升溫水其中一部分自流溢出，其余回流水經(jīng)循環(huán)通道流向水泵取水側(cè)，其間有1小時(shí)的自然冷卻時(shí)間。常年水溫10℃左右水量為30m3/h的補(bǔ)給水由水池泵房取水口一側(cè)進(jìn)入水池。對(duì)水池內(nèi)循環(huán)水進(jìn)行綜合降溫和循環(huán)補(bǔ)給，以保證循環(huán)水的溫升得到控制并能使循環(huán)水在5小時(shí)左右更新循環(huán)一遍。如此設(shè)置可使循環(huán)水池達(dá)到循環(huán)降溫散熱的效果，再考慮到該地區(qū)年平均氣溫僅為9.8℃，對(duì)循環(huán)水溫影響不大，則整個(gè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)冷熱交換可達(dá)到合理的平衡，水池內(nèi)水溫可控制在夏季23℃以下，冬季15℃以下。該方案不僅簡單合理、維護(hù)方便且節(jié)約投入。
該電站已于2008年9月發(fā)電運(yùn)行，技術(shù)供水系統(tǒng)運(yùn)行良好，機(jī)組各軸承溫度在35℃以下。循環(huán)水池冬季運(yùn)行水溫穩(wěn)定在15℃以下，夏季運(yùn)行水溫穩(wěn)定在23℃以下。為該電站的經(jīng)濟(jì)可靠運(yùn)行提供了有力的保障。


四、結(jié)束語
我國許多已建或在建的水電站的技術(shù)供水方式，基本以傳統(tǒng)自流減壓供水和尾水取水水泵供水為主。在實(shí)際運(yùn)行中，由于取用水源水質(zhì)情況較差和減壓濾水設(shè)備過于龐雜，難免有故障發(fā)生，造成機(jī)組非正常停機(jī)，直接影響發(fā)電設(shè)備利與本產(chǎn)品相關(guān)論文：200X先導(dǎo)隔膜式水用減壓閥安裝要求