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奎屯河三級水電站機組循環(huán)供水系統(tǒng)設計

文檔作者：安剛文檔來源：新疆水利水電勘測設計研究院		點擊數(shù)：	更新時間： 2024年03月05日
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收稿日期：２０１７ － １１ － １３
作者簡介 ：安 剛 （１９７５ － ） ，男 ，高級工程師 ，主要從事 水電站水力機械設計工作。
E mail ： angang３０３０＠ １６３.com
奎屯河三級水電站機組循環(huán)供水系統(tǒng)設計
安 剛
（新疆水利水電勘測設計研究院，新疆烏魯木齊８３００００）
1 概 述
１.１ 電站概況
奎屯河三級水電站是奎屯河流域梯級開發(fā)的第
三級電站， 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， 采用引水式開發(fā)， 地面
廠房。工程開發(fā)任務是水力發(fā)電， 承擔電力系統(tǒng)調
峰任務， 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４ 臺（２ × ２１.５ MW＋ ２ × １０ MW）混流
式水輪發(fā)電機組， 水頭范圍為１４３.６ ～ １４９.１４ m ，
總裝機容量為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
數(shù)為３ ２８１ h 。
１.２ 機組主要參數(shù)
機組主要參數(shù)如下所示（見表１） 。
表1 機組主要參數(shù)
２１.５ MW機組 １０ MW機組 水輪機型號 HLY１４６ — LJ — ２００ HLY１４６ — LJ — １５０ 額定水頭／m １４５.５ １４５.５ 額定轉速／（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)電機型號 SF２１.５ — １６／４０００ SF１０ — １２／３４００ 單臺機組冷卻水
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 年實測泥沙資料分析
（見表２ 、表３ ） ，計算懸移質年均含沙量
０.９８ kg／m３ ，多年平均輸沙量７７.６２ 萬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
項目 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 天然河道懸移質泥沙顆粒級配
項 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 機組技術供水系統(tǒng)設計
２.１ 機組技術供水方式的確定
根據(jù)《水力發(fā)電廠水力機械輔助設備系統(tǒng)設計
技術規(guī)定》（DL／T ５０６６ — ２０１０） 第４.１.８ 節(jié)， 水頭
（壓） 在６０ ～ １８０ m 時， 宜采用自流減壓方式。本
電站天然河道汛期泥沙含量較高， 泥沙對機組各部
冷卻器會產(chǎn)生磨損和堵塞， 故無法完全采用自流減
壓方式； 且自流減壓供水相對水泵供水年減少發(fā)電
量約５０ 萬kW·h 。經(jīng)綜合分析， 電站技術供水方式
· ４２ ·
規(guī)劃設計 SMALL HYDRO POWER ２０１８ No.1 ， Total No.199
萬方數(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)
機組循環(huán)冷卻供水系統(tǒng)由水輪發(fā)電機組各部冷
卻器（上導推力、下導、水導、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)控表計等組成。
（１） 循環(huán)冷卻供水系統(tǒng)參數(shù)設定
根據(jù)主機廠提供的機組用水量參數(shù)， 考慮循環(huán)
水的損失和蒸發(fā)量， 單臺循環(huán)冷卻器設計流量大機
２００ m３ ／s （小機１５０ m３ ／s） ； 機組各冷卻器進水溫度
按２５ ℃ 設計； 循環(huán)冷卻器設計壓力１.０ MPa ， 試驗
壓力１.５ MPa ； 機組冷卻水進口壓力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； 進出口管徑大機DN２００ m （小機DN１５０ m） 。
（２） 循環(huán)水池有效容積計算
根據(jù)４ 臺機組布置方式， 循環(huán)水池設置在主廠
房下游尾水平臺下部， 設置２ 個獨立的循環(huán)水池
（１ 臺大機和１ 臺小機共用１ 個水池） ， 長５.５ m ×
寬６.２５ m × 高４.２５ m 。循環(huán)水池有效容積為補水
水位至正常水位之間的容積， 一般大于機組各部冷
卻水總用量的２０％ 。循環(huán)水池設置補水、正常、
報警３ 個節(jié)點控制， 并配置補水管、溢流管、排空
管、通風孔、液位信號和水溫測量裝置。
（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， 每臺機對應２ 臺循環(huán)水泵（一用一備， 相互切
換） ， 采用長軸深井泵。２１.５ MW機組循環(huán)水泵參
數(shù)Q ＝ ２２０ m３ ／h ，H ＝ ５４ m ， N ＝ ４５ kW ；１０ MW 機組
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
廠房下游尾水平臺下部水泵室。循環(huán)冷卻器布置在
２ 臺機尾水管出口之間尾水閘墩突出的混凝土板
上， 混凝土板上預留鋼板， 用以固定循環(huán)冷卻器基
礎。為防止電站全部機組在冬季停機狀況下尾水表
面結冰， 造成循環(huán)冷卻器凍裂， 循環(huán)冷卻器頂部應
低于尾水反坡頂部底板１ m 以下； 循環(huán)冷卻器進出
管口布置在本體左右兩側。為避免泥沙對循環(huán)冷卻
器散熱的影響， 冷卻器散熱管設計為豎排式； 同時
考慮由于泥沙附著的影響， 將冷卻器散熱量計算中
熱阻系數(shù)加大。循環(huán)冷卻器所有可拆卸的聯(lián)接件及
基礎螺栓均采用不銹鋼加工制造。
3 運行中注意的事項
３.１ 循環(huán)水池維護
循環(huán)水池首次充水時， 必須清除建筑垃圾， 并
進行清洗， 保證循環(huán)水的水質。運行一定時間， 循
環(huán)水池會產(chǎn)生泥沙、水生物、水質發(fā)臭等現(xiàn)象， 應
對水池定期進行排空清洗。
３.２ 與自流減壓系統(tǒng)的切換
當循環(huán)系統(tǒng)故障檢修和定期維護時， 為保證機
組正常發(fā)電運行， 機組技術供水由循環(huán)系統(tǒng)切換至
自流減壓系統(tǒng)。運行和檢修規(guī)程中應嚴格規(guī)定機組
技術供排水管路閥門的切換操作， 并懸掛“禁止操
作” 的標示牌， 防止循環(huán)水池出現(xiàn)淹沒事故。
３.３ 循環(huán)冷卻器放空
當循環(huán)冷卻器需要放空時， 關閉循環(huán)冷卻器進
出口閥門， 打開防冰運行管上的閥門， 通過接電站
壓縮空氣管道向系統(tǒng)內通壓縮空氣， 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 補水水源及水質要求
循環(huán)水補水取自河道邊的地下滲漏井井水， 定
期對水質進行檢測， 保證pH 值在６.５ ～ ８.５ 范
圍內。
4 結 語
從實際運行效果來看， 循環(huán)供水技術解決了多
泥沙對機組技術供水系統(tǒng)的影響， 提高了電站的發(fā)
電量， 保證了電站安全穩(wěn)定運行。
參考文獻：
［１］ 陶建民 ．黃河多泥沙水電站技術供水防於設計［J］ ．西 北水電，２００８（３） ：４０ ４４ ．
［２］ 任海紅．土卡河水電站技術供水系統(tǒng)工程設計［J］ ．云
南水力發(fā)電，２００６ ，２２（６） ：６６ ６８ ．
［３］ 張秉成．閉式循環(huán)冷卻器在小峽水電站技術供水系統(tǒng)
中的應用［J］ ．青海水力發(fā)電，２００６ ，（１） ：６７ ６８ ．
［４］ 孫詩杰，胡 平．循環(huán)冷卻技術供水在金華水電站的
應用［J］ ．四川水力發(fā)電，２０００ ，１９（１） ：５４ ５６ ．
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責任編輯 吳 昊
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