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1、小河水电站技术供水系统技改可研报告阿坝州松潘县小河水电站技术供水系统改造工 程可研设计报告72013 年 2 月初，应四川远东华人集团有限公司所属阿坝州松潘县小河水 电站邀请，我单位派技术专家至小河水电站现场对该电站技术供水系统改造项目 进行实地勘察。在现场，我单位专家与电站负责人和技术人员一起进行了认真的 讨论研究，根据小河水电站技术供水系统现状、结合电站生产运行情况及电站厂 房结构特征，初步确定了将技术供水系统改造为循环供水方式的总体方案。根据我公司多年循环供水系统技术成功经验，针对本电站实际情况，我们按 初步设计阶段要求进行了设计计算，并做出了以下可行性设计方案供电站业主单 位审批。我单
2、位可总体承担小河水电站循环供水系统改造工程，负责提供本改造工程 的设计、所有设备的供货与采购、设备的工厂试验、包装、运输、交货、现场开 箱检查、土建及安装、现场试验、试运行、交接验收，并提供技术服务等工作。1 工程概况1.1 电站概况 小河水电站是涪江上游第一级电站，电站库区位于松潘县施家堡乡双河村， 厂房位于松潘县小河乡丰河村。电站由首部枢纽、引水工程及厂区枢纽组成，库 容96万方，引水隧洞长11.3km，设计水头216m，装机容量2X24MW，年利用小 时数 5125h。丰岩堡水电站是涪江上游第二级电站，电站闸坝位于松潘县小河乡丰河村， 厂房位于松潘县小河乡丰岩村。电站由首部枢纽、引水工程
3、及厂区枢纽组成，引 水隧洞长7.5km，设计水头172m，装机容量2X22MW，年利用小时数为5180h。小河水电站电量经一回110KV线路送入丰岩堡升压站，升压至220KV，与丰 岩堡水电站电量汇合，经一回220KV线路送至平武水晶变电站并入国家电网。小河丰岩堡水电站于2006年7月18日经四川省发改委核准， 2007年3月 开工， 2007年7月正式动工建设， 2012年6月完成全部土建及机电安装工程。1.2 技术供水系统基本参数及要求配套装机容量：2X 24KW机组额定水头：216m机组型式：立轴混流式单机总冷却水量：260 m3/h冷却水进水压力：0.15 0.3MPa尾水最高温度：W
4、20C技术供水最高进水温度：W25C全厂技术供水总管：DN300单机冷却水进出水总管管径： DN200 机组安装高程：m厂外地坪高程：m水泵房高程：m最低尾水位高程：m2 技术供水系统现状及改造的必要性2.1 现技术供水系统简介小河电站电站额定水头为216m，现技术供水系统采用尾水取水、水泵供水+ 滤水器过滤的方式。机组技术供水的对象主要有发电机空冷却器、机组上导、推 力、下导、水导轴承油冷却器等。在电站尾水渠右侧挡墙上设置有2个水泵取水口（取水口出口高程低于电站 最低尾水位，其高程为1485.80m），经DN500技术供水总管吸水管至水泵房下游 墙；水泵房内设置3台水泵（2用 1 备）及水泵
5、控制柜，水泵由吸水总管上抽水， 分别经 3 台滤水器过滤后，汇合至 DN300 全厂技术供水总管，然后分别由 2 根 DN200单台机组技术供水总管引至对应的2台机组，对机组发电机空冷器及各部 分轴承油冷却器进行冷却后，经2根DN200冷却水排水管排至尾水渠。2.2 现技术供水系统存在的问题技术供水泵取水口位于电站右岸尾水挡墙上，电站发电时，尾水渠内水流湍 急、转轮室和尾水管补气产生大量气泡，水泵取水管吸入气泡后，水泵效率大大 降低（尤其是靠右岸的 2#机组运行时），造成取水困难甚至不能满足机组技术供 水系统的用水需求。（2）原技术供水系统直接引用河水，虽然设有滤水器进行过滤，但是滤水 器只能
6、过滤掉大于其滤网孔径的杂质，无法解决所有杂质尤其是悬移质泥沙等， 且遇汛期漂浮物多、泥沙含量大时，易发生滤水器或机组内部轴承油冷却器小口 径铜管的堵塞。（3）受河水硬度、水生物及酸碱度等影响，造成水泵及技术供水系统设备 磨损及腐蚀加剧，减短系统设备如水泵、阀门、空冷器、油冷却器及管路等使用 寿命，机组内部冷却器采用小口径铜管长年磨损，严重的可导致冷却器铜管穿孔， 使机组轴承油混水，影响机组运行安全。（4）若技术供水系统冷却水故障（压力过低或流量过低），将致使机组发电 时发电机空冷器、各部分轴承产生的热量不能及时带走，温度升高，造成发电机 效率降低、被迫事故停机甚至烧轴瓦等事故；原系统汛期因滤水
7、器堵塞等需进行 停机检修，造成人力、物力及财力的损失。（5）小河电站汛期河道水质较差，泥沙含量大、漂浮物多，其下游仙女堡水电站2台38MW机组技术供水系统已由我单位完成技改。鉴于技术供水系统以上现状，建议尽快实施技改。2.3 循环供水系统最早的产生发源水电站机组循环冷却水系统技术是1989 年成都科技大学水电设计所在四川 拉青水电站技施设计中发明的（我单位法人代表袁淑蓉教授时任工程负责人）， 经过设计所多位专家教授共同研究、讨论及模型试验后，成功应用于该电站。此 后，该项技术由我单位（原成都川大华水工程技术开发部）不断的开发、完善、 积极的推广应用，现已在国内外上百座水电站中成功应用，创造了显
8、著的社会效 益和经济效益。本技术于2003年获得了国家专利，2005年获得第五届国家科技 成果进步一等奖和国家专利技术发明奖二等奖。2.4 循环冷却供水系统的工作原理技术供水系统采用循环冷却供水方式，机组冷却采用符合要求的清洁水，以 解决机组冷却水对水质的较高要求与河水水质较差的矛盾。其工作原理为采用经 过水质处理的清洁冷却水通过机组冷却器时，带走机组运行产生的热量，经排水 管道排入循环水池；水泵从循环水池内抽水至机组冷却器，再经布置于尾水中的 尾水冷却器，与河水进行冷热交换作用后温度降低，然后回到循环水池。机组冷 却水在一个往复循环的系统中，通过流动的温度较低的天然河水带走机组运行产 生的热
9、量。由于循环水采用满足要求的清洁水，可有效防止机组冷却装置的堵塞、结垢、 腐蚀、水生物等，并防止技术供水系统中设备、管路的结露，从而解决电站汛期 水质难以满足技术供水要求问题。2.5 循环冷却供水系统的优点（1）减少电能损失，增加发电量。由于循环冷却水中不含漂浮物、泥沙和 水生物等，运行中不存在设备堵塞问题，因此，机组在汛期可正常发电，不会因 冷却水导致停机，而造成经济损失。（2）延长机组各冷却器的使用寿命。由于冷却水采用清洁水不含泥沙，防 止了泥沙对冷却器的磨损，冷却水循环使用其内部钙镁离子有限，各冷却器不会 因大量结垢而降低传热效果，因此，不仅减轻大修检修工作量，并且延长设备寿 命，减少电
10、站检修运行费用。（3）有利于电站自动化。采用循环冷却水可减少冷却系统运行中的人工干 预。（4）消除机组安全隐患，机组运行更安全。2.6 采用循环冷却供水需注意的主要问题（1）需设置一定容积的循环水池。循环水池的主要作用是减少冷却水的水 压波动和补氧。循环水池在不影响厂房布置的前提下，应尽可能获得较大的容积。 因此，应有适合循环水池的布置空间。（2）置于河道中由河道水进行冷却的尾水冷却器不仅应合理布置，且应有 足够的结构强度，以承受尾水不稳定的波动压力，防止产生振动，并应尽可能减 少冷却器对机组流道的水力干扰。（3）采用循环冷却供水，需供水泵提供动力，水泵保证始终正常稳定运行 尤其关键，故设计时
11、应设置备用泵，实现主备用泵之间故障自动切换，为避免单 台水泵长时间运行，主备用之间还应定时自动切换；供水泵选型扬程计算时需增 加尾水冷却器及其进出管路部分的水力损失。3 进度计划、交货及运输3.1 进度计划本项目为改造项目，为减小对电站正常运行的影响，应尽量缩短工期。（1）建议改造工程安排在枯水期内最枯时段进行。（2）总工期不超过 3个月。（3）合同签订后应尽快组织设计、设备采购、制造。（4）不影响电站正常发电的新增管路改造、土建施工可在订购设备到场之 前进行。（5）前期施工与设备的工厂加工制造一并进行.。（6）所有设备运至工地应不超过合同签订后 2个月。（7）根据优化设计，本改造项目不需全厂
12、停机，即可完成所有设备的安装 调试。在枯水期只发一台机组时对另一台停机机组进行改造安装，轮流切换。3.2 交货地点水电站。水电站图。5.3 技改主要项目（1）在主厂房外下游右侧空地上布置一座循环水池；水池有效容积约 45m3。（2）延用原 3 台水泵及水泵控制柜；水泵取水口加设三通及阀门（为便于 与原尾水取水系统进行切换）；3 台水泵共用 1 根 DN300 取水总管接至循环水池。（3）在尾水渠水平段（即下游丰岩堡水电站引水渠）内设置 2 台套尾水冷 却器；尾水冷却器进口接自原机组冷却水排水管，出口接至循环水池。（4）在原技术用水排水管进尾水冷却器之前合适位置加设三通及阀门（为 便于与原尾水取
13、水系统进行切换）。（5）循环水池设置溢流管、放空管、水位监测及自动补水装置，补水水源 引自厂外消防水；尾水冷却器进出水管、水池补水管设压力表。（6）根据现场情况进行管路、管路附件、支架、支撑等布置。6 循环水池选型方案比较6.1 循环水池的作用 循环水池主要作用为：系统稳压、保持自由水面接触大气使循环水不变质、 水泵集中供水、循环水水质集中处理或更换以及部分散热作用。循环水池在不影响厂房布置的前提下，应尽可能获得较大的容积；但是水池 过大会增加投资，故设计时水池容积需考虑经济合理性。6.2 水池容积的选取 对循环水池容积的选取，目前没有规范及标准的明确规定，根据已成电站的 经验，循环水池的有效
14、容积原则上可按机组总冷却水量（每小时冷却水量）的 1/201/10选取，在可能的条件下，尽可能取较大的水池容积，但是最小容积 一般不宜小于 20m3。小河水电站单台机组的冷却水量为280m3/h，2台机组共560m3/h；设计按 本电站技术供水系统2台机组共用一座循环水池，循环水池的容积不小于45m3。（实例，本电站下游仙女堡水电站2台38MW机组循环冷却水改造，单机冷却水 量400m3/h，2台机组共800m3/h，循环水池容积约60m3）6.3 水池布置 循环水池拟布置在电站厂外下游空地上（厂外右岸地坪），其长宽高分别为（暂定）：4mX5mX2.5m,总容积为50m3，顶部预留25cm，水
15、池有效容积为45m3。 水池设置有DN300水泵总取水管、DN200冷却水回水管（2台机组各一根）、DN100水池放空管、DN1OO水池溢流管、水池液位监测装置及水池自动补水装置 等。6.4 循环水池方案比较6.4.1 取消循环水池，设置高位膨胀水箱（方案一，密闭循环供水方式）密闭循环供水方式整个供水系统都处于密闭状态，水泵进口直接接尾水冷却 器出水管，出口接入机组，机组冷却排水又接入尾水冷却器。密闭循环供水方式 取消水池，在高位（高于系统最高点）设置膨胀水箱，以便对水的热胀冷缩进行 调节，及对系统渗漏进行补充。如，我单位承担的云南龙川江一级水电站 2 台 12MW 混流式机组技改项目，采用无
16、循环水池、设高位膨胀水箱的密闭循环供水 方式。密闭循环供水最大的优点是不需大容积循环水池，膨胀水箱容积小（一般仅 需 1m3 左右），投资省，正常情况下水泵运行平稳；其缺点是系统安全性降低， 应对大量渗漏等突发事故能力降低；循环水在密闭系统中经过一定时间运行后易 变质、发臭；密闭循环循环水的更换相对困难。密闭循环供水方案一般应用于技改项目中，电站布置空间有限，难以布置循 环水池的电站，对于有条件布置循环水池的电站，建议采用循环水池方案6.4.2 循环水池采用钢筋混凝土结构（方案二）循环水池采用钢筋混凝土结构，其净空尺寸为（长宽高）：4.8mX5.8mX3m, 壁厚不低于40cm，循环水池的设计施工按
