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