循環冷卻水減壓閥在水電站供水系統應用

循環冷卻水減壓閥在水電站供水系統應用 循環冷卻水組合式減壓閥在水電站供水系統應用

之前介紹組合式減壓閥在國華惠州熱電應用，現在介紹循環冷卻水減壓閥在水電站供水系統應用水電站的技術供水可靠性及經濟性在電站實際運行中非常重要，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過多，難于滿足常規技術供水方案的水壓及水質要求。應尋求一種新的安全可靠、維護方便且經濟的技術供水方式，以滿足不同電站的技術供水需求。關鍵詞: 水電站；技術供水；循環冷卻
一、循環冷卻水減壓閥在水電站供水系統應用水電站技術供水傳統設計
水電站的技術供水系統主要針對水輪發電機組設備進行冷卻和潤滑，各用水設備對水量、水溫、水壓、水質均有相應的要求。技術供水方案現行規范規定有如下幾種：
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。
以上各方式對于技術供水水壓及水質均能滿足要求的電站是經濟可行的。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過多，水質不理想，再加上傳統設計中選用的減壓閥和濾水器等水處理設備雖然技術上逐漸成熟，但仍存在設備環節的運行隱患，且設備投入較為昂貴。致使技術供水系統的減壓及水處理設備設置過于龐雜，技術供水系統復雜而且難以檢修維
護，設備投入大且運行可靠性欠佳。鑒于以上情況，
電站的技術供水系統應探求一種新的安全可靠、維護方便且經濟的供水方式，以適應水壓和水質條件難于滿足常規技術供水方式的各類水電站技術供水需求。


二、水電站技術供水新技術
1.循環冷卻供水系統工作原理
近年來，國內循環冷卻技術供水系統的技術在電站技術供水系統中廣泛應用，其工作原理為采用經過水質處理的清潔機組冷卻水通過機組后，帶走機組運行產生的熱量，經排水管道排入循環水池；水泵從循環水池內抽水至布置于尾水中的尾水冷卻器，與河水進行冷熱交換作用后溫度降低：然后又送到機組。機組冷卻水在一個往復循環的系統中，通過流動的溫度較低的天然河水帶走機組運行產生的熱量。
由于循環水采用了經過水處理的清潔水，可有效防堵塞、防結垢、防腐蝕、防水生物，從而解決了水電站機組冷卻水水質難以滿足技術供水要求問題。循環冷卻水系統，如圖1所示。



2.循環冷卻供水系統適用范圍
該系統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。亦可適用于各種機型機組的水電站，包括混流式、軸流式、沖擊式與貫流式等。
3.循環冷卻供水系統的主要裝置
循環冷卻供水系統主要包括：循環水池、供水水泵、尾水冷卻器、電氣控制柜、冷卻水進出水管道、閥門、表計以及相關自動化元件等。
(1）循環水池
循環水池主要作用為：系統恒壓、水質檢測、水質處理以及水位檢測等作用。循環水池大小可根據電站廠房布置情況及機組冷卻水量確定容積，一般應能滿足電站所有設備半小時供水量。循環水池在機組投入運行之前，應清洗干凈，再注入清潔水。循環水池內可布置水泵進水管、回水總管、補水管、溢流管及放空管等。循環水池內可設浮子式液位控制器，用于水池內的自動補水控制和高低水位報警，同時可在池內設液位變送器用于水池水位的監測。
(2）供水水泵
可根據供水系統布置情況選擇立式或臥式的離心水泵或深井泵。可設置一地可編程（PLC）控制柜集中控制供水泵。控制柜應可手動或自動啟停循環水泵，并對水泵電機進行過載、缺相、欠壓、短路等自動保護。也可通過控制柜接受計算機監控系統的遠方控制指令，以及將水泵的運行狀態信號和故障信號傳送到計算機監控系統后臺進行監控。
水泵應能按以下模式進行自動投切：與機組開機臺數對應投切、工作水泵故障備用泵自動投入、工作水泵與備用水泵能按設定時間自動輪換運行。
(3）尾水冷卻器
尾水冷卻器可根據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、串聯或串并聯結合三種型式。
尾水冷卻器應按相應的技術標準和要求制造，應能滿足使用年限不低于20年，在正常的水質條件下，尾水冷卻器內部不結垢、不長微生物，循環水不變質。材質選料應安全可靠，冷卻器防腐、防銹措施應得當。水壓試驗應滿足試驗壓力為0.9Mpa,保壓時間為半小時冷卻器不得滲漏變形的要求，冷卻器布置應考慮安裝檢修方便。


三、水電站技術供水新技術的應用
上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(組合式減壓閥,可調式減壓閥,自力式減壓閥循環冷卻技術供水方式的出現，為水電站的技術供水方案提供了一種實用而可靠的技術方式。經
圖1 水電站機組循環冷卻水系統圖水電站運營以水為冷卻介質的冷卻水系統。由水泵、冷卻器、管路和附件等組成。
發電站的閉式循環冷卻水系統是向電站的設備如汽輪機潤滑油、給水泵軸承、送/引風機潤滑油站的冷卻器等提供閉式冷卻水，將產生的熱量帶出，再通過循環系統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，從而影響以上輔機設備的運行，可見在電站水水換熱器是一個重要設備．
在給水泵軸承輸送水時必須限制水壓的大小，減壓閥的作用顯而易見，高水頭水流經過減壓閥，降低水壓，使之達到軸承管壁的的壓力，迅速降低系統內運行的熱能。由此運行安全性較高、運行能耗較少、設備基建投資較少、運行維護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量身設計的產品，為礦區井下供水，長距離管道輸水/輕油；水電站開停機，甩負荷工況，庫容水位變化大，過流介質泥沙含量大，沖擊式機組進口水頭高等問題提供了優良的解決方案。
 減壓閥工作原理：當進口壓力及流量變化時，通過控制閥調整主閥壓力調節腔的壓力，從而控制節流錐的開度，改變介質的過流面積，從而達到減壓穩壓的目的。


特點：

1、互為備用的雙反饋系統可供不停機檢修；

2、反沖排污系統可適用更多不佳水質。

3、出口壓力鎖定系統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、主閥與控制導閥均采用全活塞式結構。

5、主閥閥體每臺均承受不低于1小時1.5倍強壓試驗。

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12:1，一級減壓高水頭已達370米。

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

過多年的推廣和完善，在近年的水電站設計中該方式得到了廣泛的應用，對電站的經濟運行產生了很好的效益。以下舉兩例具有代表性的電站技術供水方案。在云南省麗江市境內有已建成的的五郎河二級電站和石門坎電站。
由于五郎河流域上游水土流失嚴重，五郎河汛期河流泥沙含量大，且大粒徑懸浮物及雜質過多，作為水電站技術供水水質條件較差，不能保證正常的技術供水。石門坎電站設計水頭達400m，發電引用水在汛期泥沙含量大且懸移質雜質較多，自流減壓和尾水取水方式均不能保證技術供水的可靠性。兩個電站廠區附近均無其他可用水源，所以在設計時兩個電站技術供水方案均采用循環水池加尾水冷卻器方案。電站建成投運以來循環冷卻水系統運行穩定良好，由于該系統操作簡單，運行維護方便，可實現自動化控制，能減少一定的運行維護成本并保障發電設備利用小時數，且有效地解決了多泥沙河流電站的技術供水水質差和高水頭電站自流減壓困難且廠區附近無水源供水的問題。
2007年在進行木底箐二級電站設計時，因電站設計水頭達175m，超過了自流減壓供水的上限水頭。而電站主機軸承采用軸承冷卻器加軸瓦內冷方式，對冷卻水質要求很高，由尾水取水經水泵及濾水器供水方式也不能保證軸瓦內冷水質，故設計采用循環冷卻技術供水方式。在具體施工過程中，由于廠區開挖后河床地形變窄造成尾水布置場地狹窄且與廠區交通相交叉，所以尾水冷卻器無布置空間。為滿足現場布置條件，經仔細核算，決定取消尾水冷卻器裝置，改由擴大循環水池并由適量清潔山泉水進行補給降溫的方案替代。具體實施如下：
木底箐二級電站裝機為2×4000kW，設計水頭為175m，引用流量為5.4m3/s，為臥式布置混流式機組。電站地處低緯高原，屬亞熱帶與溫帶季風高原山地氣候區。由于境內高差懸殊，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。廠區樞紐海拔高程2860～2680m，該區年平均氣溫9.8℃。該站原設計技術供水系統考慮采用80m3循環水池及四臺水泵加
尾水冷卻器形成循環供水冷卻系統。該方案正常為可行的，但由于廠區地形條件所限，尾水冷卻器無法布置，經現場確認后，決定取消尾水冷卻器裝置，改由以下方案代替。


木底箐二級站的機組設備用水量為單機80m3/h，設備冷卻器進出口水溫差應在２℃左右。廠區生活用水源為水質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。可將生活用水管設為DN100的管徑引水，除保障廠區生活用水外，其余供水可補充到循環水池，循環水池擴大為160m3，
以滿足2臺機1小時用水量。循環水池頂部封閉僅設進人孔，水位線以上設通風散熱孔及防塵網，池體內設循環通道，回水管由水池末端頂部進入，并在同一側設溢流口，將回流的升溫水其中一部分自流溢出，其余回流水經循環通道流向水泵取水側，其間有1小時的自然冷卻時間。常年水溫10℃左右水量為30m3/h的補給水由水池泵房取水口一側進入水池。對水池內循環水進行綜合降溫和循環補給，以保證循環水的溫升得到控制并能使循環水在5小時左右更新循環一遍。如此設置可使循環水池達到循環降溫散熱的效果，再考慮到該地區年平均氣溫僅為9.8℃，對循環水溫影響不大，則整個循環冷卻水系統冷熱交換可達到合理的平衡，水池內水溫可控制在夏季23℃以下，冬季15℃以下。該方案不僅簡單合理、維護方便且節約投入。
該電站已于2008年9月發電運行，技術供水系統運行良好，機組各軸承溫度在35℃以下。循環水池冬季運行水溫穩定在15℃以下，夏季運行水溫穩定在23℃以下。為該電站的經濟可靠運行提供了有力的保障。


四、結束語
我國許多已建或在建的水電站的技術供水方式，基本以傳統自流減壓供水和尾水取水水泵供水為主。在實際運行中，由于取用水源水質情況較差和減壓濾水設備過于龐雜，難免有故障發生，造成機組非正常停機，直接影響發電設備利與本產品相關論文：200X先導隔膜式水用減壓閥安裝要求