泽普亚斯墩水电站技术供水系统改造 可行性研究报告
作者：赵学平 摘要：泽普亚斯墩水电站技术供水系统，原设计冷却供水系统取水口设在厂房内压力管末端，三个 取水 为备用、冷却水由取水总管经两组滤水器过滤后由供水总管向各机组冷却器供水、冷却器 3 排出的水由排水总管排入尾水。由于叶尔羌河为泥砂河流，多年平均含砂量 3.8kg/m ，全年输砂主 要集中在夏季 6、7、8 三个月洪水期，其余月份含砂量是占全年含砂量的 20%左右。由于技术供水 从压力管内取水，上游来水含砂量较大，造成冷却供排水系统管道、阀门、冷却器等设施受到严重 磨损，严重影响着该电站正常运行。为此作者提出了三个改造方案解决泽普亚斯墩水电站技术供水 系统磨损问题。 关键词：水电站 技术供水 泥砂 磨损 一、基础概况 泽普亚斯墩水电站位于泽普亚斯墩乡境内，装机容量 3×4000kw、设计水头 33.5m、电站设计引 3 用流量 45m /s,於 1995 年投产发电、压力管进水 用虹吸式进口，是目前新疆境内采用虹吸进水 机容量最大的水电站，在全国也是名列前矛。 泽普亚斯墩水电站是从 渠首引水发电、发电后水泄入泽普水电站引水 ，主要建筑物由： 引水渠、前池、压力管、发电厂房、尾水渠、泄水道、日调节池所组成，由于在建设期资金不足等 原因，日调节池未能建成投入。 泽普亚斯墩水电站技术供水系统，原设计冷却供水系统取水口设在厂房内压力管末端，三个取 水口互为备用、冷却水由取水总管经两组滤水器过滤后由供水总管向各机组冷却器供水、冷却器排 3 出的水由排水总管排入尾水。由于叶尔羌河为泥砂河流，多年平均含砂量 3.8kg/m ，全年疏砂主要 集中在夏季 6、7、8 三个月洪水期，其余月份含砂量是占全年含砂量的 20%左右。由于技术供水从 压力管内取水，上游来水含砂量较大，造成冷却供排水系统管道、阀门、冷却器等设施受到严重 损，严重影响着该电站正常运行。 二、技术供水改造方案选择 根据泽普亚斯墩水电站技术供水系统存在的问题，消除此项安全隐 参照国内其它电站做法， 建议该电站冷却供水系统做以下改造。 方案一：采用日调节池为供水水源：恢复日调池，泽普亚斯墩水电站日调节池设在前池上游侧， 是利用引水渠做为挡水坝，日调节池进出 在前池上游侧墙上。本次改造是将日调节池进水口改 设在引水渠最后一个转弯处，在此处设截止闸和日调节池进水闸，在前池处的闸口只做为日调节池 出水 秋、春 利用调节池调节水量时，打开日调节池进出 闸、调节发电用水量减少弃水、 充分利用上游来水，冬 日调节池水位固定在规定设计水位，日调节池冬季形成冰盖，上游来水 含冰量较高，在地温的作用下冰溶解、减少冰害、增加发电水量。夏 水来后关闭日调节池进出 ，利用闸 渗漏水向日调节池提供补充水量。由此厂房技术供水全年从日调节池提取，保证 技术供水含砂量降到最低程度，减少泥砂对供水系统的磨损。采用日调节池做为供水水源，只需从 日调节池引一条引水管与厂房水轮机层供水总管联接便可，此方案水量、水压保证，同时 电站 冰害问题，增加枯水期发电量、减少弃水、提高电站的经济效益，问题是投资较大。 方案二：采用密闭自循环冷却系统：此种冷却系统的做法就是在冷却排水总管末端加设加压水 泵与设在厂房下游尾水渠内的冷却管网联接，管内的清水与尾水渠内的水经管壁进行热交换后水温 降低，经回水总管流入厂房内的技术供水总管，向机组提供冷却用水，冷却用水经机组冷却系统回 到排水总管，这样就形成了自循环系统。此种冷却系统无需大量冷却用水，只需少量补给水，由于 在冷却管网内的循环水是清水，故对冷却系统的设备无磨损，故可保证冷却系统的安全。为了保证 内压力保持在设计压力设在技术排水管末端的加压水泵由变频控制拒控制。当一台机启动时， 变频控制器自动合闸，第一台加压泵处可变频状态下运行，水泵出 力由设在冷却 的进 上的压力信号器发出信号，向变频器提供压力信号，变频控制器根据设定的参数调整水泵电动机的 电压频率，改变电动机的转速。当水泵转速达到额定转速时，第一台变频器进入工频状态，第二台 水泵进入变频状态。此变频控制系统由三台水泵和三台变频装置控制，从而保证冷却系统内的水压 力在设计压力条件下运行。此运行冷却系统具有 压力在设计压力条件下运行，运行冷却系统具 有管网压力为额定压力，无需大量冷却用水，同时保证冷却系统正常运行，其缺点是增加了厂用电 量。 1 http://www.civilcn.com/
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方案三：外循环冷却系统：此系统是将排水总管排出的水排入设在发电厂房下游侧墙外的钢筋 混凝土蓄水池内，冷却用水经自然冷却后，由设在厂房下游水泵房的水泵压力后输入技术供水总管， 向机组提供冷却用水。该冷却供水系统加压部分与第二方案相同，采用变频控制，以保证供水总管 内的水压力。所不同之处是将第二方案中冷却管网改为蓄水池，采用自然冷却方式，为保证冷却水 供水温度，蓄水池容积是厂内三台机组冷却水用量总合的一小时地用水量。此方案缺点是厂用电量 比第二方案用电量大，蓄水池体积较大，用材量较大，再有夏季高温 气温较高，为保证供水水 温保证率，将尾水渠右岸泉水引入冷却池内，从而保证冷却池内水温处于设计水温。冬 用此系 统，为防止蓄水池结冰还得盖板保温。 以上介绍三种方案各有优缺点。第一方案投资量大、施工周期长，但可提高枯水期的发电量， 电站冬季冰冻问题，提供大量的生产用水和生活用水。第二方案和第三方案与第一方案针对冷 却系统来讲，来的快投资少，具有立杆见影的效果。第二方案与第三方案比较，第二方案是采用汽 车密封自循环冷却方式，冷却交换器设在尾水渠内，利用钢管壁与尾水渠内水进行热交换。由于尾 水渠内的水含砂量较大，对热交换器产生磨蚀，泥附着在热交换器外壁，造成热交换能力降低，热 交换器管内的冷却水不能保证降温效果。第三方案采用自然冷却方式，并引入泉水进行降温，从而 保证技术供水的温度。 根据以上分析比较可以看出，在目前电站条件下，恢复日调节池是不可能，最重要的问题是投 资量大，电站目前的经济能力还无法达到，只有等资金有保证后，方可采用第一方案。第三方案相 对第二方案冷却水引入泉水后保证率比较高，操作检修方便，并且在其它电站已有成功经验。故本 电站技术供水冷却系统采用外循环自冷却方式。泽普亚斯墩水电站三个方案技术给排水系统图见附 图。 三、技术供水量 根据泽普亚斯墩水电站 HLA286-LJ-150,SF-K-4000-20/3250 型水轮发电机组随机图纸提供的参 数，得知一台机的用水量： 3 发电机空气冷却器用水量： 80m /h 3 上机架推力及导轴承冷却用水量： 40m /h 水导轴承冷却用水量： 170L/min 3 合计一台水轮发电机组冷却用水量： 130.2m /h 3 则三台水轮发电机组冷却用水量： 390.6m /h 为保证泽普亚斯墩水电站技术供水系统改造能顺利开展，我们到泽普亚斯墩水电站进行了现场 调查，该电站原设计冷却水从每台压力管末端设取水口，经取水总管与两组（4 只）滤水器相连， 两组滤水器互为备用，经滤水器过滤后向设在厂房下游技术供水总管供水，由技术供水总管向各机 组技术供水管供水。冷却器的排水经排水总管排入下游，水导排出的水排入厂内集水廊道。经现场 调查，该电站技术给排水总管直径均为 Dg=150mm，根据《小型水电站机电设计手册》规定当水头 H=15～60m 时，技术供水管内流速 V=2～7m/s，该电站水头为 33.5m,当取 V=6m/s 时，得技术供排水 总管内流量： 2 Q总=（6×0.15 ×3.14×3600）/4 3 =381.51m /h 则单机流量： 3 Q单=381.51/3=127.17m /h 根据《小型水电站机电设计手册》给的经验公式计算机组冷却用水量： 1、发电机空气冷却器用水量： Q空=〔860Nf(1-yf)/(t2-t1)〕(升/时） 式中：Nf=4000kw Yf=95.3% C≈1 大卡/公斤.度 t1=19℃(实测值） t2=17℃(实测值） Q空=〔860×4000×(1-0.953)/(19-17)〕(升/时） 3 =80.84m /h 2、推力轴承所需冷却水量： 3 Q推=pn=63×300=18.9m /h 2 http://www.civilcn.com/

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