[科普中国]-中水头水电站

中水头水电站，将水能转换为电能的综合工程设施 。一般包括由挡水、泄水建筑物形成的水库和水电站引水系统、发电厂房、机电设备等。

中水头水电站供水系统的设计水电站厂房供水系统概述为保证水电站水轮发电机组的安经济运行,厂房内必须设置可靠的供水系统,其一般可分为 三类:机组及辅助设 备技术供水、消防用水和生活洗涤用水。

机组及辅助设备技术供水 要供水对象有:水轮发电机组各轴承油冷却器用水,空气冷却器用水,水轮 机主 轴 密 封润滑用水,水冷式主变压器油冷却器用水,水冷式空压机冷却器用水以及深井泵轴承润滑用水等,此部分用水量最 大,水压 要 求 在0.2MPa以 上,其中水轮机主轴密封润滑用水和深 泵轴承润滑用水的水质要求较高。

消 防 供水对象 主要 是:主变压器消防用水、水轮发电机消火用水、油罐室及油处理室消防用水、主厂房防用 水以及大型电缆消防用水等。此部门用水的特点是水压要求较高,一般为(0.4 ~ 0.6 )MPa。

生活用水主要指厂内生活用水,包括各层的洗手池与厕所用水等,水压要求在(0.1 ~0.15)MPa。

水电站技术供水系统的设 原则是供水水源应可靠,满足水质、水 量、水压的要求,供水管路布置简单,便于维护 检修等。

中水 头 水电站水 头 一般为 (80 ~200) m,其技术供水系统设计的方 式一 般有以下几种:水泵供水、压力钢管取水经减压供水、顶盖取水供水、射流泵供水以及混合供水等。

白云电站技术供水系统设计的优化电站概况

白云电站位于巫水上游,在湖南省城步县境内,距城步县城5km。

电站为坝后引水式电站,由大坝、泄洪隧洞、引水发电隧洞和厂房组成。引水发电隧洞总长358m,后接主钢管

、岔管和支管直至3台机组。每台机组前设置直径为2m的蝴蝶阀。电站装有3台机组,总装机容量为3 xl8MW,

厂方形式为地面式。

电站基本参数

最大水头 101.93m

设计水头 83m

加权平均水头 94.21m

最小水头 67.38m

多年平均流量 16.3m³/s

多年平均含沙量 0.099kg/m³

水轮发电机组主要参数

水轮机型号 HLA153 —LJ —160

水轮机额定出力 18.MW

转轮直径 1.6m

额定水头 83m

额定流量 24.9m³/s

额定转速 428.6r/min

发电机型号 SF18 —14/3250

发电机容量 22 500kVA/18 000kW

电压 10 500V

技术供水系统的设计

白云电站水头在67.38 ~ 101.93m的范围内,为优化设计,技术供水方式拟定4个方案进行技术经济比较:水泵供水、压力钢管取水经减压供水、顶盖取水供水以及射流泵供水。

水泵供水

每台水轮发电机组用水量为300m³/h,考虑到机组台数较多,拟采用水泵集中供水,全厂共选择10SA—6J

型水泵3台,其中2台工作,1台备用。1台水泵电机功率为 90kW,2台工作泵总耗电功率为180kW。

本方案主要优点是运行可靠,便于维护管理。缺点是自动控制较复杂,当运行的机组台数改变就会引起水压波动

;同时增加设备投资,年运行费用高,占用设备布置场地,而且必须有可靠的供电电源。

压力钢管取水经减 供水

1台机组冷却水量为300m³/h,取自压力钢管发电用水,经计算损耗发电功率为66kW，3台机组运行共损耗178kW。

本方案主要优点是管路布置简单,不增加设备,维护管理方便,操作简单;缺点是损耗电能较大,减压阀费用较为昂 贵,噪声较大,当减压阀动作有误时,会对供水造成不利影响。

顶盖取水供水

本站水头段也适应顶盖取水供水,国内在这方面亦有成功先例,如漫湾电站等。在电站设时,曾考虑采用此方案,

它的优点是利用了转轮上止漏 密封的渗漏水,只需在顶盖制造时,制造厂家加以特殊设计,而不必增加任何投资

,经济合理。但该技术尚未被制造厂家普遍采用。考虑可能给漏密封带来副作用,同时担心供水量不够等,电站 最后未能采用这种方式。

射流泵供水

近年来,射流泵在大中 型 水电站机组技术供水系统中已开始推广,80年代龙羊峡电站已曾采用,我省东江电站 也已采用。射流泵没有转动部件,由喷嘴、吸入室、混合管、扩散管和吸水管组成,具有结构简单、工作可靠、维修 方便和造价低廉等 优 点,射流泵的工作流量取自压力钢管,吸入水量取自下游,这两股水量全部有效地利用,效率 最 高 可 达 6 2 ~ 6 5 %,机 组冷却 水不会中 断,同 时射 流 泵 又 不 耗 电能,因 此,采用 射 流泵 供水 技 术对 中 水 头 电 站 具有较大的 优 越 性。

由 于 白 云 电 站上 下 游 水位 变 化幅 度 大,影响 了 射 流 泵 的 固 定 工 作条 件,从 而 影 响它 的 工作 性 能,使 出 水 量 与 水压产生较 大 变化,进 而 出现 水 量不足 与 汽 蚀 噪 音,因 此 为 适应这 种 变化,经我 们研究 和 计算,最终采 用 了 自行 设 计 的 适应本 站的3台 S L B 一 4 2 型 可 调针 阀 射 流泵。单台 射 流 泵 出 水量为 310m³/h,扬程为35m,很 好地 满 足 了 白 云 电 站的要 求。

经 过综 合 分 析,尤其是 对射 流 泵 方 案与 水泵 供水方案进 行 了 技 术 经 济 比 较 后,白 云 电 站最终 采 用了 射 流泵 为 主 的供水 方 案,并 在 该 站右岸半 山 坡 上 建 有 一水 池作为 备 用 水源,它 充分利 用 了 右 边 山 上一 股小溪 流,由 于 它 的水位相 对 厂 房高60m,因 此 还 用 作 该 站 的 消防 用 水。

消防供水的设计

白 云 电 站 在 主 厂 房右岸建有 一 水池,既 可由 前 池压 力 钢管引水,也可由 山 中 小 溪引水,水池 水 位由 液位控 制 器 自 动 控制 补 充 水量。该水池的高程 能 满 足消 防 设 备 水 压 的要求,一旦 电厂 某 部发 生 水灾,可 自动或手动 控制 由消 防 水池 供 水消防,本 站 设置 消 防池 保 证 了 消 防 用 水安 全 可靠。

结 语对 中水头电 站,有多 种供水方案 可供选 用,其中射 流 泵 供 水 方案 既 经济 又 可靠,应 在设 计中 给 予足 够 的重 视。对 于 上 游 水 位 变 幅大的电站,采用 可调 针 阀射 流泵 是 一种较 为理 想 的 方式,它既 可 以 保证供水的质 量,也 能使射 流泵 安全稳 定运行。1

本词条内容贡献者为:

张磊 - 副教授 - 西南大学