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奎屯河三級(jí)水電站機(jī)組循環(huán)供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

文檔作者：安剛文檔來(lái)源：新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2024年03月05日
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收稿日期：２０１７ － １１ － １３
作者簡(jiǎn)介 ：安 剛 （１９７５ － ） ，男 ，高級(jí)工程師 ，主要從事 水電站水力機(jī)械設(shè)計(jì)工作。
E mail ： angang３０３０＠ １６３.com
奎屯河三級(jí)水電站機(jī)組循環(huán)供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)
安 剛
（新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，新疆烏魯木齊８３００００）
1 概 述
１.１ 電站概況
奎屯河三級(jí)水電站是奎屯河流域梯級(jí)開(kāi)發(fā)的第
三級(jí)電站， 北距新疆奎屯市約３５ km ，西距烏蘇市約
２８ km 。電站為徑流式電站， 采用引水式開(kāi)發(fā)， 地面
廠房。工程開(kāi)發(fā)任務(wù)是水力發(fā)電， 承擔(dān)電力系統(tǒng)調(diào)
峰任務(wù)， 主要由取水口、引水暗渠、沉沙池、隧
洞、前池、壓力管道、發(fā)電廠房、升壓站、尾水渠
等建筑物組成。
電站裝設(shè)４ 臺(tái)（２ × ２１.５ MW＋ ２ × １０ MW）混流
式水輪發(fā)電機(jī)組， 水頭范圍為１４３.６ ～ １４９.１４ m ，
總裝機(jī)容量為６３ MW ，枯水期平均出力為５.４ MW ，
多年平均年發(fā)電量為２.０６７ 億kW· h ， 年利用小時(shí)
數(shù)為３ ２８１ h 。
１.２ 機(jī)組主要參數(shù)
機(jī)組主要參數(shù)如下所示（見(jiàn)表１） 。
表1 機(jī)組主要參數(shù)
２１.５ MW機(jī)組 １０ MW機(jī)組 水輪機(jī)型號(hào) HLY１４６ — LJ — ２００ HLY１４６ — LJ — １５０ 額定水頭／m １４５.５ １４５.５ 額定轉(zhuǎn)速／（r·min－ １ ） ３７５ ５００ 吸出高度／m － ０.８ － ０.８ 額定流量／（m３·s － １ ） １６.６ ７.７３ 水輪發(fā)電機(jī)型號(hào) SF２１.５ — １６／４０００ SF１０ — １２／３４００ 單臺(tái)機(jī)組冷卻水
用量／（m３·h － １ ）
１８０ １４０ １.３ 氣象
年平均氣溫８ ℃ ， 極端最高氣溫４０.７ ℃ ， 極
端最低氣溫－ ３３.７ ℃ ， 多年平均水溫６ ℃ 。歷年
最高水溫２０ ℃ ， 歷年最低水溫０ ℃ 。
１.４ 泥沙特性
根據(jù)河道１９５９ — １９８７ 年實(shí)測(cè)泥沙資料分析
（見(jiàn)表２ 、表３ ） ，計(jì)算懸移質(zhì)年均含沙量
０.９８ kg／m３ ，多年平均輸沙量７７.６２ 萬(wàn)t ； 其汛期平
均含沙量１.５４ kg／m３ 。
表2 天然河道多年平均輸沙量統(tǒng)計(jì)
項(xiàng)目 １ 月 ２ 月 ３ 月 ４ 月 ５ 月 ６ 月 ７ 月 含沙量
／（kg·m － ３）
０.０６７ ０.００４ ０.００３ ０.０１９ ０.５１ １.１７ １.５４ 輸沙量
／萬(wàn)t ０.１１ ０.０１ ０.００ ０.０２ １.２４ １１.３７ ２６.１０ 百分比／％ ０.１７ ０.０１ ０.０１ ０.０３ １.９４ １７.７９ ４０.８５ 項(xiàng)目 ８ 月 ９ 月 １０ 月 １１ 月 １２ 月 年值 含沙量
／（kg·m － ３）
１.５４ ０.１８ ０.００６ ０.００５ ０.００４ ０.９８ 輸沙量
／萬(wàn)t ２３.７１ １.２９ ０.０２ ０.０１ ０.０１ ６３.９０ 百分比／％ ３７.１１ ２.０２ ０.０３ ０.０２ ０.０１ １００.００ 表3 天然河道懸移質(zhì)泥沙顆粒級(jí)配
項(xiàng) 目數(shù) 據(jù)
粒徑／mm ０.５ ～ １ ０.２５ ～ ０.５ ０.０７５ ～ ０.２５ ０ ～ ０.０７５ 含量／％ ０.３ ２０.８ ７７ １.９ 2 機(jī)組技術(shù)供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)
２.１ 機(jī)組技術(shù)供水方式的確定
根據(jù)《水力發(fā)電廠水力機(jī)械輔助設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計(jì)
技術(shù)規(guī)定》（DL／T ５０６６ — ２０１０） 第４.１.８ 節(jié)， 水頭
（壓） 在６０ ～ １８０ m 時(shí)， 宜采用自流減壓方式。本
電站天然河道汛期泥沙含量較高， 泥沙對(duì)機(jī)組各部
冷卻器會(huì)產(chǎn)生磨損和堵塞， 故無(wú)法完全采用自流減
壓方式； 且自流減壓供水相對(duì)水泵供水年減少發(fā)電
量約５０ 萬(wàn)kW·h 。經(jīng)綜合分析， 電站技術(shù)供水方式
· ４２ ·
規(guī)劃設(shè)計(jì) SMALL HYDRO POWER ２０１８ No.1 ， Total No.199
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
采用循環(huán)供水和自流減壓混合供水。汛期采用循環(huán)
供水， 非汛期采用循環(huán)供水為主、自流減壓為輔。
２.２ 循環(huán)冷卻供水系統(tǒng)
機(jī)組循環(huán)冷卻供水系統(tǒng)由水輪發(fā)電機(jī)組各部冷
卻器（上導(dǎo)推力、下導(dǎo)、水導(dǎo)、空冷） 、循環(huán)水池、
循環(huán)水泵、循環(huán)冷卻器、循環(huán)水管路、控制閥門及
監(jiān)控表計(jì)等組成。
（１） 循環(huán)冷卻供水系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定
根據(jù)主機(jī)廠提供的機(jī)組用水量參數(shù)， 考慮循環(huán)
水的損失和蒸發(fā)量， 單臺(tái)循環(huán)冷卻器設(shè)計(jì)流量大機(jī)
２００ m３ ／s （小機(jī)１５０ m３ ／s） ； 機(jī)組各冷卻器進(jìn)水溫度
按２５ ℃ 設(shè)計(jì)； 循環(huán)冷卻器設(shè)計(jì)壓力１.０ MPa ， 試驗(yàn)
壓力１.５ MPa ； 機(jī)組冷卻水進(jìn)口壓力０.２ ～ ０.５ MPa 。
循環(huán)冷卻器水頭損失８ m ， 本體材料采用３０４ 不銹
鋼； 進(jìn)出口管徑大機(jī)DN２００ m （小機(jī)DN１５０ m） 。
（２） 循環(huán)水池有效容積計(jì)算
根據(jù)４ 臺(tái)機(jī)組布置方式， 循環(huán)水池設(shè)置在主廠
房下游尾水平臺(tái)下部， 設(shè)置２ 個(gè)獨(dú)立的循環(huán)水池
（１ 臺(tái)大機(jī)和１ 臺(tái)小機(jī)共用１ 個(gè)水池） ， 長(zhǎng)５.５ m ×
寬６.２５ m × 高４.２５ m 。循環(huán)水池有效容積為補(bǔ)水
水位至正常水位之間的容積， 一般大于機(jī)組各部冷
卻水總用量的２０％ 。循環(huán)水池設(shè)置補(bǔ)水、正常、
報(bào)警３ 個(gè)節(jié)點(diǎn)控制， 并配置補(bǔ)水管、溢流管、排空
管、通風(fēng)孔、液位信號(hào)和水溫測(cè)量裝置。
（３） 循環(huán)水泵的選擇
為了增加循環(huán)供水的可靠性， 采用單元供水方
式， 每臺(tái)機(jī)對(duì)應(yīng)２ 臺(tái)循環(huán)水泵（一用一備， 相互切
換） ， 采用長(zhǎng)軸深井泵。２１.５ MW機(jī)組循環(huán)水泵參
數(shù)Q ＝ ２２０ m３ ／h ，H ＝ ５４ m ， N ＝ ４５ kW ；１０ MW 機(jī)組
循環(huán)水泵參數(shù)Q ＝ １６０ m３ ／h ，H ＝ ５７.５ m ， N ＝ ３７
kW ； 水泵參數(shù)滿足循環(huán)冷卻器流量和壓力的要求。
（４） 設(shè)備布置
根據(jù)廠房水工的布置情況， 循環(huán)水泵布置在主
廠房下游尾水平臺(tái)下部水泵室。循環(huán)冷卻器布置在
２ 臺(tái)機(jī)尾水管出口之間尾水閘墩突出的混凝土板
上， 混凝土板上預(yù)留鋼板， 用以固定循環(huán)冷卻器基
礎(chǔ)。為防止電站全部機(jī)組在冬季停機(jī)狀況下尾水表
面結(jié)冰， 造成循環(huán)冷卻器凍裂， 循環(huán)冷卻器頂部應(yīng)
低于尾水反坡頂部底板１ m 以下； 循環(huán)冷卻器進(jìn)出
管口布置在本體左右兩側(cè)。為避免泥沙對(duì)循環(huán)冷卻
器散熱的影響， 冷卻器散熱管設(shè)計(jì)為豎排式； 同時(shí)
考慮由于泥沙附著的影響， 將冷卻器散熱量計(jì)算中
熱阻系數(shù)加大。循環(huán)冷卻器所有可拆卸的聯(lián)接件及
基礎(chǔ)螺栓均采用不銹鋼加工制造。
3 運(yùn)行中注意的事項(xiàng)
３.１ 循環(huán)水池維護(hù)
循環(huán)水池首次充水時(shí)， 必須清除建筑垃圾， 并
進(jìn)行清洗， 保證循環(huán)水的水質(zhì)。運(yùn)行一定時(shí)間， 循
環(huán)水池會(huì)產(chǎn)生泥沙、水生物、水質(zhì)發(fā)臭等現(xiàn)象， 應(yīng)
對(duì)水池定期進(jìn)行排空清洗。
３.２ 與自流減壓系統(tǒng)的切換
當(dāng)循環(huán)系統(tǒng)故障檢修和定期維護(hù)時(shí)， 為保證機(jī)
組正常發(fā)電運(yùn)行， 機(jī)組技術(shù)供水由循環(huán)系統(tǒng)切換至
自流減壓系統(tǒng)。運(yùn)行和檢修規(guī)程中應(yīng)嚴(yán)格規(guī)定機(jī)組
技術(shù)供排水管路閥門的切換操作， 并懸掛“禁止操
作” 的標(biāo)示牌， 防止循環(huán)水池出現(xiàn)淹沒(méi)事故。
３.３ 循環(huán)冷卻器放空
當(dāng)循環(huán)冷卻器需要放空時(shí)， 關(guān)閉循環(huán)冷卻器進(jìn)
出口閥門， 打開(kāi)防冰運(yùn)行管上的閥門， 通過(guò)接電站
壓縮空氣管道向系統(tǒng)內(nèi)通壓縮空氣， 把循環(huán)冷卻器
中的循環(huán)水壓到循環(huán)水池中， 排空循環(huán)冷卻器。
３.４ 補(bǔ)水水源及水質(zhì)要求
循環(huán)水補(bǔ)水取自河道邊的地下滲漏井井水， 定
期對(duì)水質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)， 保證pH 值在６.５ ～ ８.５ 范
圍內(nèi)。
4 結(jié) 語(yǔ)
從實(shí)際運(yùn)行效果來(lái)看， 循環(huán)供水技術(shù)解決了多
泥沙對(duì)機(jī)組技術(shù)供水系統(tǒng)的影響， 提高了電站的發(fā)
電量， 保證了電站安全穩(wěn)定運(yùn)行。
參考文獻(xiàn)：
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責(zé)任編輯 吳 昊
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