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磁翻板液位计在供水堵塞情况原因分析与处理方案

发布时间:2020-07-09   点击次数:

摘要:某水力发电厂机变技术供水系统主要为上导轴承、下导轴承、水导轴承、推力轴承冷却器以及发电机空冷器、主变冷却器、主轴密封水、大轴补气润滑水等供水。一旦供水中断,轻则造成机组超温跳闸,重则造成机械设备不可逆转的损伤,因此机变技术供水系统对于水轮发电机组的重要性不言而喻。某水力发电厂自投产发电以来,机变技术供水滤水器普遍存在频繁的堵塞问题,对机组安全稳定运行造成了极大困扰。该文拟对该机变技术供水系统堵塞及处理措施进行简要介绍,分析故障成因,并提供工程解决措施。这不仅对水电站类似故障处理提供了实践案例,也对水电站技术供水系统的工程设计、安装、运行、检修维护提供非常有价值的参考意见。
1 某站技术供水系统简介
某电站由一库两级电站组成,上游电站为高坝地下式结构,安装有 6 台单机容量 600 MW 机组,机组额定水头200 m ;其下游电站为低坝引水式,安装有 8 台单机容量600 MW 的机组,机组额定水头 288 m。
两站技术供水系统均采用磁翻板液位计单元供水方式,水源取自尾水管,滤水方式采用滤芯过滤式滤水器。上游电站机组技术供水由 2 台卧式离心泵组成 ;主变技术供水由 2 台立式离心泵组成。下游电站技术供水由 2 台卧式离心泵组成,一台工作一台备用,提供机组和主变技术供水 ;2 台主变空载冷却磁翻板液位计,提供主变空载运行时供水 ;同一水力单元机组技术供水系统设有联络阀,可以互为备用。每台机组在技术供磁翻板液位计出口各设 1 台主用滤水器。
2 技术供水堵塞情况
电站运行初期,两站部分机组均导致不同程度技术供水流量下降,水导轴承温度、发电机定子温度、主变温度持续上升等问题。其中的下游电站问题较严重,虽经采取加大技术供水流量等措施后,温度上升仍然无法缓解,zui后被迫停机进行处理。象下游电站 #2 机组投运初期水导轴瓦瓦温初始温度为 18.5 ℃,经过 14 h 运行后,#6 轴瓦温度升至 64.2 ℃(报警定值 65 ℃,停机定值 70 ℃),油温升高至 43.7 ℃。同时发现推力外循环、主变、发电机定子温度均在持续上升中,且没有稳定的趋势。zui后被迫停机进行检查处理。
在打开该机滤水器,水导冷却器上端密封盖板,主变冷却器滤水器等位置后,发现大量泥沙、焊渣、杂草、编织袋等异物已严重堵塞相应滤芯。至此,机组运行过程温度升高的直接原因已经被找到。
后续经过多次清理,焊渣、杂草、编织袋等异物逐步减少,但下游电站技术供水滤水器的泥沙和杂物堵塞情况始终未见明显改善。特别是汛期堵塞尤为严重。经统计,2015 年 6 月至 8 月 60 天内,共进行技术供水滤水器清洗 68 台次。严重时,刚清理完毕几小时后又被迫再次清洗,为保证机组运行安全并在 #1 技术供磁翻板液位计出口重新加装 1 台备用滤水器,这不仅给机组安全稳定运行带来隐患,也极大地增加了现场工作量。
3 堵塞原因分析
通过现场检查,导致该厂技术供水滤水器以及各部设备堵塞的异物,zui明显的来源有以下 3 点 :
一是电站水库蓄水初期,库区植被被水淹没后腐烂,随发电引水系统流动,zui后被技术供水系统吸入。
二是电站建设阶段,库区两岸建有大量的加工及生活设施,废弃物收集处理不彻底,库岸废弃物在蓄水后进入水库,zui后被技术供水系统吸入。
三是机电设备安装过程不规范,管路清扫检查、冲洗不彻底,导致焊渣、焊条、金属碎屑、建筑材料等异物遗留在管路中,zui后随技术供水堵塞相关设备。
除以上异物原因外,长期困扰该电站维护人员的是泥沙堵塞问题却难以找到原因。由于该电站所在的河流为轻度泥沙含量河流,其上下游已投运的多座电站,在相同的技术供水取水方式下,并未出现如此严重的泥沙堵塞问题。经过对不同电站技术供水系统细部结构的对比分析,终于发现问题的原因可能出现在技术供水取水口位置设置上。
该站技术供水取水口设置在尾水管的轴管部位,而其他电站技术供水取水口都设置在尾水管的扩散段部位。经过进一步分析和模拟实验,确定机组尾水管轴管部位,水流流速较高、流态紊乱,水中的悬移质物质来不及沉降,zui后被积水供水系统吸入,从而堵塞积水供水滤水器等部件。虽然该电站所在河道水质较好,但是由于技术供水的流量大,短时间内还是容易聚集足够多的泥沙造成堵塞。
4 处理方案及效果评估
针对以上分析结果,该电站及时采取了以下工程措施。
(1)在上游电站坝前,尽快完善了拦漂措施的建设,修建了一道可随库水位变化而自动升降的拦漂埂,以阻挡库区漂浮物靠近电站进水口位置。对拦漂埂外侧的漂浮物,及时采用清漂船进行打捞清理(这也是目前大型水电站zui常见的一种漂浮物拦截及处理方式)。
(2)利用停机检修的时机,对技术供水相关的管路和滤水设备进行彻底清理,清除内部异物。
(3)对下游电站技术供水取水口进行调整,将技术供水取水管向尾水管扩散段侧面下游方向延伸 33 m,将取水口升高 3 m,并在取水口加装过滤网,以过滤较大的砂石、木块等,减少对磁翻板液位计、滤水器等的冲击磨损和堵塞。改造前后的技术供水取水口示意图如图 1 所示。

经过以上工程和实行技术措施后,该电站技术供水系统的运行可靠性得到了根本改善。经过近 4 年的运行检验,主滤水器及各部件滤水器的清洗频次降到每年一次。证明以上措施是有效且可靠的。
5 工程建议
该电站投运初期,因技术供水问题而导致发电机被迫频繁提及处理,极大地影响了机组运行的可靠性。由于停机导致的发电损失以及异常处理、设备改造付出的人工成本都是一笔不小的数目。为避免后续水电站出现类似问题,特作如下工程建议 :
(1)技术供水方式的确定应根据电站运行水头以及水源情况进行综合经济技术比较,对于发电水头在 20 m~80 m 的水电站,宜优先采用自留式技术供水方式。直接从水库或上游取水,机电设备少,维护工作量小,可靠性较高。在水头低于 12 m 或高于 80 m 的水电站才采用磁翻板液位计取水式技术供水。
(2)高度重视库区漂浮物对机组技术供水的影响。水库蓄水前应对库岸尽可能地进行清理,并采取拦漂工程措施,以减小漂浮物的影响。
(3)加强工程建设过程的质量控制。所有的机电设备、管路不是简单拼装起来就能稳定运行,就能见效益,一定要做好过程控制、质量控制。尤其是隐蔽过程的处理,细节的处理-象该文所述的管路清扫、清洗,直接关系机组运行的安全和稳定。
(4)加强工程设计经验的继承和借鉴,该文所述的泥沙堵塞问题,在过去的工程实践中肯定有过很多成功和失败的先例。只要稍微注意是完全可以避免的。

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