五一桥水电站顶盖取水方案分析

摘 要：针对五一桥水电站技术供水泵，泵体温度过高和接线柱经常烧断的问题，决定增设一套顶盖取水系统，以满足技术供水系统要求保证机组安全稳定运行。

关键词：五一桥水电站；顶盖取水；技术供水；可靠性

中图分类号：TV73 文献标识码：A

1 电站概述

五一桥水电站位于四川省甘孜州九龙县境内，是九龙河规划“一库五级”开发方案中的第二个梯级。电站采用引水式开发，闸址位于九龙县乃渠乡烂碉沟上游约400m处，厂址位于水打坝村通富桥上游九龙河右岸漫滩，闸、厂址相距约16.5km。电站装机3台，总装机容量132MW，多年平均发电量6.307亿kW·h，具有日调节能力，综合经济指标优越。

五一桥电站技术供水系统主要供水范围：水轮发电机空气冷却器，上导推力轴承、下导轴承、水导轴承油冷却器。每台水轮发电机组冷却用水总量约为300m3/h。机组冷却水采用清洁水源，并采用尾水冷却器循环供水，每台机设一套尾水冷却器，尾水冷却器在尾水渠与河水交换热量，通过水泵，清洁水循环冷却机组，如此循环。在厂内设置一个约80m3的循环供水池，设4台水泵，3台工作，1台备用，经过这几年的运行，电机运行温度较高，接线柱经常烧断，给机组的安全、经济、稳定运行带来较大的隐患，急需对电站冷却水供水系统进行技术改造。本文将介绍这种顶盖取水-机组冷却供给水的系统布置，它包括顶盖取水端水压与漏水水量计算与验算，机组冷却主供水管路的布置，水泵补充供水管路的布置，冷却供水箱的布置，机组冷却给水管路的布置等。同时指出为了推广应用这项顶盖取水技术，需要设计厂家和设计院在具体技术设计中各有分工负责、又需互相协商确定。我们深信在国内中高水头混流式水轮机中，这项顶盖取水技术必将会得到更好的发展和应用。

2 顶盖取水技术

混流式水轮机在正常运行时，转轮上的泵板装置产生离心力防止经转轮上止漏环密封的漏水大量的进入主轴密封，大量的漏水则通过原为了减少水压对转轮的轴向推力，而在顶盖上设计的排水管，再由顶盖排水管接至机组冷却系统管路，将转轮上止漏环漏水排至尾水，顶盖取水就是将这部分漏水作为机组技术供水的水源，既充分利用了水资源变废为宝，又简化了技术供水系统。

顶盖取水技术在国外已经有几十年的历史，如KVAERNER公司在200多台10-350MW的中高水头混流式机组中成功的将转轮上止漏环漏水用作机组冷却水源。我国近20多年来也开始在一些水电站机组上尝试采用顶盖取水技术，如鲁布革电站、漫湾、渔子溪二级、太平驿、姚河坝、大金坪等水电站的成功应用，为其他电站采用顶盖取水技术积累了丰富经验。

3 顶盖取水的可行性分析

五一桥水电站共有3台44MW混流式水轮发电机组，由昆明电机厂负责生产。水轮机型号：HLA575c-LJ-188，额定出力：45.4MW，额定水头：202.5m，额定流量：24.24m3/s，最大出力：49.94MW。额定转速：500r/min，顶盖与转轮密封间隙约δ1=1.9mm，转轮与密封环间隙约δ2=1.1mm，顶盖有压排水压力（现为水压0.14Mpa）将随着磨损量增加而增大，参照大金坪水电站采用顶盖取水方案的经验，五一桥水电站顶盖取水的压力和流量均能满足机组冷却系统的要求。

顶盖取水水源先经过顶盖上止漏环过滤（上止漏环单边间隙为1.0～1.2mm）后再排出，较滤水器（过滤精度为4mm）水质好，可确保机组长期稳定运行。同时九龙河流域河水温常年较低，最低时约7°，最高约为12°，水温低对降低轴承温度有较大作用。

经分析五一桥水电站采用顶盖取水是能满足冷却系统对水压、流量、水质和水温的要求。

4 顶盖取水在五一桥的应用

五一桥水电站在设计时采用了循环水池供水，再增设一套顶盖取水系统，五一桥水电站将具备两套技术供水系统，将提高了技术供水系统的可靠运行。在正常运行时以顶盖取水作为主供水源，循环水池供水为备用水源，在汛期时泥沙含量较重时，以循环水池供水为主，顶盖取水为辅。同时在顶盖取水管路设计时，将机组顶盖两根有压排水管（DN150mm）汇总于DN200mm供水总管，均压后接入水轮机层原技术供水排水总管；同时在原排水总管处“T”接一根排水管至机组尾水，利用循环水池供水系统定期对管路的反冲，以清除管路和冷却器的中的沉沙，延长冷却器的使用寿命。

顶盖取水是将水轮机上梳齿的漏水做为技术供水的水源，与循环水池供水相比较具备以下优点：（1）可靠性高。循环水池供水需水泵长期运行，至使水泵电机故障频发，电机运行温度偏高（约86度），且接线柱经常烧断，给机组的安全、稳定运行带来较大的安全隐患。采用顶盖取水后，技术供水泵长期处于备用状态，将提高设备的可高性。（2）供水系统简单。无主供水设备，操作简单，随机组启停自动投入、切断水源，避免了误操作的可能性。（3）节约能耗。单台机组供水泵每年可节约厂用电量约38万千瓦时，可增加经济效益8万元左右，若三台机组全部采用顶盖取水，将为电站每年增效24万元左右。（4）机组冷却效果明显。九龙河流域水温常年较低，对降低机组轴承温度有较大作用。

结语

五一桥水电站采用顶盖取水，在实际应用中证明了完全能够满足机组在各种工况下对技术供水的要求，同时也解决了原技术供水系统存在的安全隐患，是五一桥水电站设备安全、稳定运行，且经济效益也得到提高。

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