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水利水电施工2011:第3期总第126期
循环冷却器在水电站中的应用
e彭昆/(中国水利水电第十四工程局有限公司)
【摘要】目前,水电站机组技术供水普遍用循环水冷却系统,循环冷却器是该系统的关键设备。循环水冷
却技术供水,不仅提高了水电站的可靠性、自动化水平,节省了一次性投资,而且在经济上也十分有利。本文
全面介绍了该系统的工作原理、主要功能及特点,可供业内同行参考。
【关键词】技术供水循环冷却器工作原理主要功能
(5)水的硬度不宜大于8~12德国度
概述
(6)pH值显示为中性。
(7)对于水冷式空气压缩机,冷却水中含油量不大于
水电站机组技术供水循环冷却器是水电站技术供水
5mg/L,有机物含量不大于25mg/L。
系统的关键设备。要了解循环冷却器的用途,首先需要
由此可知,技术供水水源的选择十分重要。传统的
了解什么是水电站的技术供水系统。
技术供水水源一般采用坝前取水、压力钢管取水、顶盖
技术供水系统的供水对象主要是水轮发电机组、水
取水、下游尾水取水、支流取水、地下取水等取水方式。
冷式变压器、水冷式空气压缩机及其他采用水冷却的附根据水电站水头范围不同,采用的供水方式也不同,有
属设备。技术供水的主要作用是对运行设备进行冷却,
自流供水、水泵供水、联合供水等。
以保证设备的正常运行。技术供水系统对电站机组的安
经济高速增长导致了对环境的破坏,国内河流漂
全运行起着至关重要的作用,而冷却水的水质是技术供
浮物、泥沙含量普遍增多,水电站供水系统中多存在
水系统正常运行的关键。由于冷却水取自河水,而影响
管路堵塞、结垢严重、水生物(壳菜)增多等各种问
河水水质的因素很多,因此到目前为止还很难制定一个题,由此导致机组出力不够,同时增加了检修时间和
冷却水水质的设计标准。现有设计中大都按无漂浮物、
次数,威胁着水电站机组的运行寿命,因此急需解决
一定的泥沙含量、pH值中性、暂时硬度要求的方法进漂浮物、泥沙、结垢、水生物、结露等对机组的危害
行。首先无漂浮物的水电站在汛期很难达到,不可避免问题。
地存在水质问题。采用地下水存在结垢、水量不稳定等
问题。
2循环冷却供水系统的工作原理
技术供水系统对水质的要求如下:
(1)为避免堵塞管式冷却器等用水设备,要求水中不
循环冷却供水系统由循环水池、循环水泵、循环冷
含有漂浮物
却器、技术供水管网、机组及主变压器冷却器、阀门及
(2)总含沙量宜在5kg/m3以下,且粒径在0,025mm水泵自动控制柜等组成。循环冷却水按循环水池→循环
以上的应不超过含沙量的5%。
水泵→循环冷却器一机组(主变压器)→循环水池的流程
(3)对水润滑橡胶轴承,要求水中含沙量控制在
循环。
0.1g/L以下。
机组循环冷却水流进机组时,一般温度按制造厂家
(4)对主轴橡胶轴承,要求水中含沙量控制在要求。例如,初始温度不高于25℃,经机组后,带走轴
0.05g/L以下。
承、空气冷却器、主变压器的热量,其温度将升高3~
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机电设备与金属结构安装
4C,即流出的冷却水温度为28~29℃,并流到循环水池是于净的生活用水,不含漂浮物等杂质。
中。作为循环水动力的循环水泵从循环水池中将冷却水
2)防结垢。结垢是指冷却水中的盐类由于水温升高
加压送到布置在厂房尾水最低水位下的循环冷却器中,
而结晶附着在机组冷却器的表面。结垢降低了冷却器散
利用流动的河水进行热交换,使循环水水温降低到满足
热效果,致使机组温度升高,影响机组正常运行。该供
机组对冷却水水温的要求,然后送至机组,冷却水通过水系统为了稳压及防止循环水变臭,特设有开式循环水
运行的机组后,又回到循环水池
池,因此水量一定,且在不用软化装置处理的情况下
循环系统中结垢为常数。结垢后,系统中的循环水即为
3主要功能
软水,将不会再出现结垢。而在使用过程中,循环系统
中的水是经过软化(硅胶处理)后的软水,因此不会出
循环水冷却技术供水系统接入机组开停杋控制回路.
现结垢现象。
水泵台数根据机组台数及供水方式确定,一般留有一台
3)防水生物。水生物的危害主要是堵塞技术供水系
备用水泵。水泵可按以下模式自动投切
统,使供水管道过水断面减小,从而使冷却水量减少
(1)与机组开机台数对应投切,开启一台机组则开启
不能满足机组对冷却水量的要求,造成机组空气冷却器
一台水泵,关闭一台机组则关闭一台水泵。
轴承温度升高,至不能运行。采用循环冷却技术供水,
(2)按循环水池出水口水温自动确定水泵运行台数。
可解决技术供水内生长水生物的问题。若有生长水生物
(3)工作水泵故障,备用水泵自动投入。
的条件,则将循环水池的備环水加药后,可保证循环系
(4)轮换运行。工作水泵运行由人工整定的时间(如统内部不生长水生物,从而保证机组技术供水可靠。对
3天)与备用水泵轮换运行。
于循环冷却器外部生长的水生物,在每年检修期将循
(5)380/220V母线电压电流及其对称性自动监视,环冷却器吊起来处理即可。
一日出现异常即自动报警
4)防泥沙。泥沙主要是指悬移质泥沙,其主要表
(6)循环水池水位自动监测及自动补水功能。
现是对技术供水系统的磨损、淤堵。泥沙的磨损,最
严重的表现就是将发电机空气冷却器和轴承油冷却器
4特点
的铜管磨穿。磨损的严重程度与泥沙的含量和硬度有
关。采用循环水冷却技术供水系统为ー个闭式系统
(1)优化设计。根据水电站的厂房布置、使用寿命及
初次运行前系统中的冷却水足千净的生活用水,无泥
水电站河水水质情况,通过优化,选用不同的管材及相
沙等杂质。
应的壁厚。为提高对流换热系数,加强冷却器防腐、防
5)防结露。结露现象一般出现在湿度大、温差大的
锈,对冷却器的表面处理,由常规的喷涂防腐涂剂改为地方。四川南桠河水电站曾因发电机空气冷却器的露水
热喷锌外层进行保护。检修时吊至尾水平台即可处理
滴到发电机绕组上,造成发电机短路、烧毁发电机的事
(2)自动控制。自动控制系统主要是由循环水泵故。采用循环水冷却技术供水系统,可以将冷却水的水
PILC控制柜完成。电动机采用软启动,由PLC可编程控温保持在25~30℃,温差小,以避免结露。
制。PLC有足够的开关量及模拟量输入并配有人机界面,
6)节能。采用循环冷却技术供水系统后,不从过流
可査询模拟量参数、开关量工作情况、事件顺序时间。
管道上取水,这部分水量即可用来发电。当水电站水头
根据需要,还可以与电站的监控系统接口,真正做到
较高时,发出的多余电力,除循环水泵使用外,多余的
“无人化管理”
部分增加了水电站的发电量。水电站水头越高,节能越
(3)解决传统技术供水的几大难题
多。因循环水泉的扬程为38~44m,故水头大于水泵扬
1)防漂浮物。漂浮物对冷却水的影响,主要表现是程的水电站会节能。
对冷却水进口、滤水器及机组冷却器的堵塞。水电站冷
7)运行可靠。水电站的管理和检修,都是为了保证
却水一般取自河水,需设置滤水器及冷却水进水口拦污水电站的可靠、正常运行,而技术供水的可靠性是电站
概。因此,应寻找新的防止漂浮物