王社二级水电站技术供水滤水器系统改造

宁德市上白石水利枢纽工程有限公司 于艳冬

经济社会的发展离不开能源的支持，而电力是日常生活使用最便利的二次能源。随着环保意识的加强，水利发电因其成本低、清洁性好也受到越来越多的关注，近年来水力发电装机量不断增加。但在水电站的运行中也普遍存在设备堵塞、运行效率低等问题，影响水力发电的运行效益。技术供水滤水器设备堵塞就是典型问题之一。在水电站机组运行中，技术供水系统是重要的组成部分，也为维持发电机组稳定运行的关键。利用技术供水系统是能够将润滑水、冷却水引入发电机组冷却设备内，降低机组温度、保持良好的润滑状态，从而维护机组的安全可靠运行。

本文以王社二级水电站的运行为例，分析介绍当前水电站中存在的技术供水滤水器堵塞等问题，重点分析当前王社二级水电站技术供水滤水器存在的问题及导致滤水器问题的主要原因[1]，在此基础上总结改造王社二级水电站技术供水滤水器设备的方案，解决滤水器堵塞问题，提升技术供水设备的运行性能，保障水电站的可靠运行，同时也为后期更好的维护改造其他水电站的设备提供参考。希望通过本文的研究能够形成对于水电站技术供水系统和滤水器设备的基本认识，积累关于水电站技术供水滤水器改造的经验，从而在后期更好的对相关设备进行改造。

1 王社二级水电站技术供水滤水器存在的问题及原因分析

1.1 王社二级水电站概述

水电站是以水为主要动力的发电设备，但是在水电站的运行中也需要其他类型的供水，比如生活供水、消防供水和技术供水等，这些供水的压力、温度、流量、质量等都要满足相应的要求。比如技术供水是对水电机组设备进行冷却的主要介质，会广泛应用于发电机中的空气冷却器、水轮机中的轴承冷却器以及各种轴承冷却器内，直接关系到冷却器的运行及各类轴承设备的降温效果[2]。

柘荣县王社二级水电站位于闽东赛江上游东溪（又称柘泰溪）干流上，是座单纯的发电工程，为引水式电站。装机容量2×9000千瓦，设计年发电量7880万千瓦时。王社二级水电站技术供水系统采用在压力钢管内直接取水，技术供水为：两台机组分别在各自的压力钢管取水，由两台滤水器为电站水轮发电机组及其附属设备提供冷却供水。滤水器型号WRF-1510，工作压力0.1～1.6MPa。当前王社二级水电站技术供水滤水器及管路系统在设备可靠及设计上存在一定的不足，不能可靠地满足电站生产的工作需要。对该设备的结构及运行状况进行了简要分析，介绍了对水系统及滤水器排污系统实际改造的措施和改造过程，为电站的技术供水提供了有力保障。

1.2 运行过程中存在的问题

垃圾泥沙无法排出。王社二级水电站于2005年投产以来，技术供水滤水器泥砂和大量垃圾无法排出。滤水器内的漂浮物、沉积物，特别是塑料袋、草根等杂物不能有效清除。技术供水滤水器排污管由滤水器本体排污水管（型号为DN80的钢管制作而成）连接埋在防洪墙内的排污水管（型号为DN30的钢管制作而成）而组成。污水及渣滓经技术供水滤水器排污管流向尾水处排出。由于设计不合理，预埋在防洪墙内的排污水管口径太小，造成管道经常堵塞，无法正常排污。但因其处于防洪墙内部，位置特殊，无法进行改造。导致滤水器的排污效果近乎为零，形同虚设。

滤筒与分水板之间存在较大间隙。王社二级电站两台机组的技术供水滤水器的滤筒与分水板之间都存在3cm 以上的间隙。由于间隙过大，经常发生大量渣滓未经滤筒过滤而直接从间隙处排出，进入技术供水总管，造成冷却设备管路堵塞严重，如果发生堵塞，因冷却设备水管口径小且大多处于机组内部，处理起来难度很大并且效果很小），从而导致水轮机轴瓦和发电机定子线圈温度升高，造成事故停机发生，严重影响水轮发电机组的正常运行。

滤水器运行异常。技术供水对电站安全稳定运行非常重要，而电站现有的技术供水滤水器不能进行正常、有效的排污工作，冷却设备的经常堵塞需要停机检修等，影响电站的经济效益。

1.3 原因分析

王社二级水电站在交溪流域柘泰溪取水，上游有柘荣县和泰顺县。汛期到来（交溪流域汛期为每年4月～10月）以后，汛期洪水不仅带来了大量的枯枝与落叶，且常伴有大量的生活垃圾，这些渣滓途经电站拦污栅后又顺着隧洞进入压力钢管，一路来到了机组滤水器处。大量的渣滓直接将电站技术供水滤水器堵塞，具体情况如图1所示。

图1 滤水器滤筒污物堵塞情况

电站技术供水滤水器设计过滤精度为3mm。但因设备的实际构造远达不到设计精度而导致实际过滤精度低，两台滤水器都存在滤筒与分水板间隙均在3cm 以上，间隙过大。因滤水器存在缺陷造成大量漂浮物（塑料袋、杂草、树叶等）未经滤网过滤，渣滓进入滤水器排污水管，造成滤水器排污水管堵塞。渣滓进入技术供水总管供给冷却设备，从而造成冷却设备管路堵塞，如图2所示为滤水器基本结构。

图2 滤水器结构图

1.4 通过改造性能的目标

当前王社二级水电站的技术供水取水水源中常含有生活垃圾、杂草、树叶等，这些杂物的存在会堵塞滤水器设备。因此改造技术供水滤水器的首要目标就是格挡杂物，防止这些污物进入冷却管道，比如增加格栅、沉淀池等有效措施，以保证生产运行安全可靠[3]。完善污物清理流程，丰富检修手段、简化维护检修工序，从而更加方便快捷的清理污物，能够在较大程度上减少停机时间，减轻设备维修造成的影响，增加水电站的发电量[4]。

2 技术改造方案

结合前文分析可知，当前王社二级水电站运行过程中存在的问题主要与供水环境、滤水器设备使用维护有关，因此要重点改造水电站的滤水器排污管路和滤水系统，从而提升滤水效果，保障水电站的正常运行。

2.1 滤水器排污管路进行改造

通过现场勘查，距离滤水器排污水管20米处的厂外排水管（型号为DN100的钢管制作而成）可以满足滤水器的排污需求。将技术供水滤水器的排污水管改接到厂外排水管上，由于滤水器的排污水管口径增大使得排污效果更好。

2.2 滤水器滤水方式的改造

在滤水器出口侧增加一道滤网，即DN80管路上加设一个简易型滤水器（小滤水器），小滤水器使用大口径钢管制作而成，将大管底部密闭，顶部选用法兰片焊接，使用相同的法兰片制做小滤水器顶部盖板，顶部盖板法兰片中空部分用同等厚度铁板进行密闭焊接。管中部两侧分别打孔（用于焊接到DN80管路上），完成小滤水器串联到供水系统工作。小滤水器内设置铁板制作的过滤网，能有效的起到过滤渣滓的作用。

图3 小滤水器（A）示意图

小滤水器的清污方式为打开顶部盖板手动清污，清理时因会停止技术供水的供给，需要停机处理。为消除这一缺陷，在供水管路中串入两个并联的小滤水器。需要排污时可以让两个小滤水器轮换工作。即：清理小滤水器（A）时、可以将技术供水切换为小滤水器（B）运行，清理小滤水器（B）时、可以将技术供水切换为小滤水器（A）运行，使清污不影响技术供水。

图4 改造完成后小滤水器示意图

3 改造效果及运行建议

3.1 改造效果

水电站运行设备的冷却用水，如发电机的推力轴承、导轴承、空气冷却器等用水均来自于技术供水系统。通过上述改造，解决汛期滤水器频繁堵塞现象，提高了机组冷却水可靠供给，适应和满足了机组各轴承对水质的要求，特别是在汛期，入库流量大、水质差，机组满负荷、长周期运行，为机组经济可靠运行和安全发供电提供有力保障。

通过与滤水器改造之前比较，改造后其性能较高，未出现过明显的缺陷。在经济效益上，该改造方案费用低、易于实施，王社二级水电站今年以来汛期期间未发生因为冷却水器受污物堵塞造成停机情况发生，与往年对比1号机组因为清理冷却水系统的减少停机时间2200分钟，2号机组因为清理冷却水系统的减少停机时间2900分钟。可节省由于清理机组冷却水系统造成的电量损失。根据计算可得，可提高发电量约85小时×8400千瓦=714000千瓦时（每台机组以8400千瓦计算），增加效益714000千瓦时×0.30元/千瓦（平均电价）=21.42万元。

3.2 运行建议

在日常巡检水电站运行设备中，需要重点检查技术供水系统中滤水器设备的压力、流量，确保出口位置的压力值和流量值处于正常状态。同时要检查确认供水用户的进出口位置保持正常流量。另外要检查电磁流量计、轴瓦温度、进出风温度和油温度等，确保相关数值未出现异常[5]；检查供水系统中滤水器设备的上下腔之间的压差，如果压差超过0.04MPa 时要及时报警处理。

检查控制箱上监测指数的指示情况，确保供水系统中的滤水器能够达到排污阀全部关闭开启的状态。而且要确保未出现报警信号，备用系统也处于正常运行状态；检查启动柜内的温度，确保温度、风机、软启都处于正常运行状态；检查阀门、管路等不存在漏水、滴水、冒水等问题；检查确认水泵正常，排查水泵运行中存在的噪音、异常振动问题。

综上，通过本文的分析可知，技术供水在水电站的运行中具有重要的作用，如果技术供水出现异常就会直接影响到水电站机组设备的降温和机组的运行。本文提出的针对王社二级水电站的改造方案能够有效改造王社二级水电站技术供水存在的问题，从而改善了该水电站的运行状态，降低了故障停机时间，也增加了水电站的运行时长和效益。

未来随着经济社会的发展，水电机组的规模将进一步扩大，对于机组运行的要求也会更加严格，技术供水系统等辅助系统的运行也会遇到更多更复杂的问题，这就需要不断加强对于技术供水系统的研究，制定更加合理的维护改造方案，更好的保证技术供水等辅助系统的运行，保证水电机组的高效平稳运行，实现良好的发电效益。