水电厂辅助设备运行 水电厂动力设备分为主机和辅助设备两大部分。辅助设备运行的好坏，将直接影响到主机的安全运行。辅助设备包括油、水、风三大系统及一些其他设备。水系统包括技术供水系统和排水系统，风(气)系统包括高压(4OMPa)和低压(08MPa)两个等级。油、水、风都是流体，使用它们时，必须有盛装的容器、输送的管道、控制的阀门和监视的器具等，为区别各个系统的阀门和管道，分别在阀门上编以不同的序号，在管道上喷涂不同颜色的油漆。阀门的编号，许多厂家习惯采用四位数，其表示的意义如下： 如2105阀表示2号机组油系统第5号阀门。管道的颜色所表示的意义如表2一l所示。表2-1 管道的颜色所代表的含义 颜 色 表示的管道 颜 色 表示的管道 红色 压力油管和进油管 黑色 排污管 黄色 排油管和漏油管 白色 气管 草绿色 排水管 桔红色 消防水管 深绿色 进水管 不同的水电厂，其自动化程度不一样，并且在辅助设备的设置与运行方式上也千差万别，本章所涉及的自动化控制设备都是由一些常规的自动化控制元件所组成的，并兼顾不同自动化程度的水电厂。第一节技术供水系统 一、技术供水的对象及其作用 技术供水系统是水电厂辅助设备中最基本的系统之一。水电厂的供水包括技术供水、消防供水和生活供水。 技术供水的主要对象是：发电机空气冷却器、发电机推力轴承及导轴承油冷却器、水轮机导轴承及主轴密封、水冷式变压器、水冷式空气压缩机、深井泵的润滑等。 二、各用水设备的作用及对技术供水的要求 各用水设备对供水有四个方面的要求：水量、水温、水压、水质。各用水设备的作用、工作特点及对技术供水的要求如下： 1发电机空气冷却器 运行过程中，发电机的电磁损耗和机械损耗都将转化为热量，这些热量如不及时散发出去，必将导致温度的升高。不仅会降低发电机的效率和出力，而且还会因局部过热破坏绕组的绝缘，缩短发电机的寿命，甚至引起发电机内部短路，严重损坏发电机。因此必须对运行中的发电机加以冷却。 大部分水轮发电机采用空气作为冷却介质，用流动的空气带走发电机所产生的热量，也有些水轮发电机除采用空气作为冷却介质外，还在发电机的定、转子空心线棒中通以经过处理后的纯水(一次水)，这种发电机称双水内冷式发电机，它的一次水系统不作介绍。一般大中型发电机是通过密闭式通风方式，利用转子端部装设的风扇或风斗，强迫发电机里的冷空气通过转子绕组，再经过定子中的通风沟，吸收绕组和铁芯等处的热量成为热空气(热风)，热空气再通过设置在发电机四周的空气冷却器，经冷却后(变为冷风)重新进入发电机。 由于受空气冷却器的结构和冷却介质特性的制约，一般规定：经过空气冷却器后的空气(冷风)温度不超过40。C，不得低于l0。C，因为如果温度太高，会使发电机的冷却效果变差，太低会使空气中的水分在冷却器处凝结成小水珠(俗称空气冷却器出汗)，影响发电机的绝缘；空气吸收热量后(热风)的温度不高于50。C；空气冷却器进口水温不超过30。C，不低于4。C，出水温度差在24。C。空气冷却器的进口水压随其型号的不同而略有差异，一般不超过02MPa。通过空气冷却器的流量，一般是根据发电机内的冷、热风温度，在保证排水畅通的条件下，调节进口压力来实现的(也有一些电厂直接用流量计来指示)，在调高空气冷却器的进口压力时，要特别注意不得使进水压力高于其允许值，以防止冷却器过压破裂，导致发电机绝缘降低。 2发电机推力轴承及导轴承的油冷却器发电机的推力轴承及导轴承是浸在透平油里的，油一方面吸收轴承传来的热量，另一方面对轴承起润滑作用。此部分热量如不及时排出，就会影响轴承的寿命甚至危及机组的安全运行，并且加速油的劣化，因此对油槽中的油必须加以冷却。 油槽中油的冷却方式有两种：一种是内部冷却，即将冷却器放在油槽内，冷却水管中通过水流，带走油的热量；另一种是外部冷却，即将润滑油利用油泵抽到外部的冷却器中，把油的热量传给水进行冷却。 一般规定：冷却器的进口水压力不得超过02MPa，进口水温不超过30。C，不低于4。C，这既保证冷却器黄铜管外不凝结水珠，也避免沿管方向温度变化太大而造成裂缝。 3水冷式变压器 水冷式变压器分内部水冷式和外部水冷式，一般大中型变压器都采用外部水冷式，即强迫油循环水冷式。根据冷却器型式的不同，对进口水压的要求也有很大的差别，有的要求油压大于水压，有的只要求保证流量，这些都要依据冷却器的技术参数来定，但进口水压都不能超过其规定的最大值，至于对水温的要求同油冷却器。 4水冷式空气压缩机 空气被压缩时，温度要升高，因此需要对空气压缩机的气缸进行冷却，既提高生产效率，又避免润滑油的分解和碳化。 水冷式空气压缩机的冷却水压可大于02MPa，但不能超过03MPa。 5水轮机导轴承的润滑和冷却 水轮机的导轴承有水润滑的橡胶轴承和油润滑的合金轴承。对于油润滑的合金轴承，其油冷却器对水温、水压的要求同推力轴承油冷却器。而橡胶轴承则在水质和供水的连续性方面有较高的要求，一般均不允许断水。 6水轮机主轴密封用水 - 水轮机主轴密封用水对水质要求较高，一般采用洁净水，水压范围是0o502MPa。若水压太高，将会导致密封块之问的磨损增大，久而久之使主轴密封效果变差。 7压油装置集油槽油冷却器 压油装置集油槽油冷却器，一般国产设备都不装设。若装有油冷却器，对水温、水压的要求同轴承油冷却器。 8其他用水设备 技术供水除上述用水设备外，还有深井泵轴瓦润滑用水、射流泵的操作用水及一些高水头水电厂的进水阀操作用水等。 三、技术供水的水源及供水方式 技术供水的水源有上游水库、下游尾水和地下水源，其中上游水库有压力钢管或蜗壳取水、坝前取水两种方式。 供水方式有自流供水、水泵供水、混合供水、射流泵供水及其他供水方式。自流供水适用于平均水头在20120m、水温和水质符合要求的水电厂，但水头高于40m而采用自流供水方式时要减压供水。由于自流供水所需要的自动化设备较少，供水可靠，运行维护简单，所以现在自流供水有提高适应水头范围的趋势。如白山水电厂，水轮机的设计水头为ll2m，最大运行水头为126m，最小水头为86m，其供水方式仍然采用上游水库自流供水，目前在建的三峡水电厂也将采用上游水库自流供水的方式。水泵供水适用于水头高于120m或低于12m的水电厂，当水头较高时，宜采用自流供水，当水头不足时，宜采用水泵供水。射流泵供水适用于水头l20160m的水电厂。其他供水方式有利用电厂附近溪流自流供水、水轮机顶盖取水供水等。 四、技术供水系统图 系统图是把主机与辅机或辅机与辅机之间的关系及其连接管道和元件，用规定的符号绘制的示意图。系统图只表示设备、管网之间的关系，不表示管网和设备的尺寸和高程。图2-1是某水电厂冷却系统技术供水系统图。图2-1某水电厂l号机组技术供水系统图该厂主机型式是悬吊式机组，推力轴承、上导轴承装设在不同的油盆内，发电机无下导轴承，水导采用油冷却的巴氏合金瓦。 电动阀门YM3一YM6是倒换冷却水向的，正常时一组关闭，一组打开，如YM3、YM5全开，YM4、YM6关闭，或者与此顺序相反。1203阀是滤水器的排污阀，也兼顾调节水轮发电机组总冷却水压的功能。l205是公用冷却水母管与1号机冷却水母管的联络阀，正常时在关闭位置，当1204阀前的滤水器堵塞，减压阀损坏时，开启l205阀，关闭l204阀及其前面的阀门，仍不影响主机的运行。 滤水器是清除水中悬浮物的主要设备。按滤网的型式分为固定式和转动式两种如图22所示。滤水器的尺寸取决于通过的流量。滤网孑L的过流面积至少等于进、出水管面积的两倍，即使有二分之一的面积受堵，仍能保证足够的水量通过。固定式滤水器如图22(a)所示。水由进水口进入，经过滤网，由出水口流出，污物被挡在滤网外边，可定期采用反冲法进行清扫：在滤水器进、出口之间设一旁通管或并联另一滤水器，正常运行时，3、4阀关闭，l、2阀打开；反冲洗时，阀l关闭，3、4阀打开，压力水从滤网内部反冲出来，污物被冲人排污管。转动式滤水器如图2-2(b)所示， (a)固定式滤水器； (b)转动式滤水器 图2-2滤水器 水从下部进入网孔的鼓筒内部，经网孔流出，然后从简形外壳与鼓筒之间的环形流道进人出水管。滤网固定在转筒上，上部与旋转手柄或杠杆相连，转筒用铁板隔成几格，当转筒上的某一滤网需清洗时，只需旋转转筒，使该格对准排污管，打开排污阀，该格网孔上的污物便被反冲水冲至排污管排出。五、技术供水系统的通水耐压试验 通水耐压试验的目的是在技术供水系统检修后，对水系统进行通水，来检查检修后的水系统管路各部分的连接、密封是否完好，以及水系统的耐压强度是否合格，并调节好各阀门的位置，以满足各冷却器在水压和水量方面的要求，为以后的自动开机做准备。 通水耐压试验的原则是：保证排水流畅，且在通水过程中，采用逐级提高水压和加大水流量的原则，以防止水系统因排水不畅导致管路憋压，使水压过高而损坏设备。水系统通水耐压时间通常为30min。六、倒水向操作 在汛期，河流中的含沙量增多，由于泥沙在冷却器中的淤积，将会影响到冷却效果，除了适当提高冷却水压进行冲洗外，还可以倒换水向从相反的方向冲洗冷却器，以避免冷却器中的管道阻塞而引起事故。汛期含沙量大时，停机后冷却水系统一般不停运，以免水中泥沙沉积下来，将冷却器中的管道阻塞。但是主轴密封用水若不是采用洁净水时，在停机后必须停用，以免水中的泥沙沉积在密封水箱里，开机后加剧密封处的磨损，使密封效果变差。倒换水向的原则是：将断水保护装置改投信号(或停用该保护装置)；降低冷却水总水压，以防误操作时造成管路憋压的严重后果；将倒水向操作的两个关闭阀门打开，将两个原先开放的阀门关闭，即先开后关的原则，这样既能防止冷却水不中断，也能防止因排水不畅导致设备的憋压，而造成损坏。 七、技术供水系统正常的巡视项目(1)检查各部被冷却设备的温度是否在正常范围之内。(2)检查各部水压(或流量)是否符合要求。(3)检查管网系统有无渗漏。(4)检查管网系统有无水锤共振声。(5)检查各被冷却设备的油位、油色是否正常。(6)检查空气冷却器有无出汗现象。 八、被冷却设备温度升高时的故障处理 (1)对照同一设备的不同表计(温度调节仪和温度巡检仪)，判断表计是否准确。 (2)若是水轮发电机组轴承温度升高，检查机组是否运行在振动区，应避免机组长时间运行在振动区。 (3)若是发电机温度升高，检查三相电流是否平衡，并设法消除。 (4)检查温度升高部分的油面、油色、水压、水流量情况，分析原因。 (5)适当提高冷却水压，能够倒换水向运行的机组尽量倒换水向运行。针对汛期含沙量高的特点，可反复切换水系统运行方式。(6)若采取措施(5)后，温度还继续升高，应降低机组出力，甚至倒至空载运行。 (7)若温度上升至故障停机温度，应监视自动器具动作情况，如动作不良，可手动帮助。 (8)若温度上升至故障停机温度，还未停机，应立即按事故停机按钮。 九、冷却水中断的处理 (1)检查冷却水总水压是否正常，水管路是否大量跑水。 (2)检查正、反冲阀门是否因误动全开。 (3)检查减压阀门是否失灵，安全阀是否误动。 (4)检查水管路