大坪水電站技術供水旋轉反沖洗排污自動濾水器結構的改造

1概述

大坪水電站位于四川省樂山市沙灣水電站庫區(qū)福祿鎮(zhèn)車頭壩大渡河干流右岸,距下游沙灣水電站約3.5km,距上游大沫電站進水口約150m,距上游已建的銅街子水電站約8km。電站裝機容量5.8MW,利用凈水頭9.5m,為燈泡貫流式水輪機。電站技術供水系統(tǒng)采用在流道內(nèi)利用兩臺管道泵取水(互為備用)，技術供水額定流量為85m'/h,經(jīng)由兩臺全自動旋轉反沖洗排污自動濾水器為電站水輪發(fā)電機組及其附屬設備提供冷卻、潤滑供水⑴O2技術供水旋轉反沖洗排污自動濾水器存在的問題及原因分析2.1運行過程中存在的問題

大坪水電站于2011年投產(chǎn)以來,技術供水旋轉反沖洗排污自動濾水器底部泥砂和大的雜物易堆積而無法排出。旋轉反沖洗排污自動濾水器內(nèi)的漂浮物、沉積物特別是塑料袋、草根等不能有效清除。

技術供水旋轉反沖洗排污自動濾水器在運行過程中經(jīng)常發(fā)生大量渣滓未經(jīng)濾筒過濾而直接從間隙處排出供給冷卻設備(渣滓包括礦泉水瓶蓋和較大木條等)，造成冷卻設備管路堵塞嚴重而導致水輪機軸瓦和發(fā)電機定轉子線圈溫度高于設計限制溫度的事故發(fā)生，嚴重影響水輪發(fā)電機組的正常運行。

技術供水對電站安全穩(wěn)定運行意義重大，而電站現(xiàn)有的技術供水旋轉反沖洗排污自動濾水器定期排污工作需要由人工操作，不能滿足公司“無人值班、少人值守”的生產(chǎn)模式。

2.2旋轉反沖洗排污自動濾水器m.ylsc.cc原因分析

大坪水電站在大渡河干流岸邊取水,汛設計年輸沙量為3910萬t,經(jīng)電站攔污柵進入流道內(nèi)技術供水管道。電站技術供水旋轉反沖洗排污自動濾水器采用下進上出的方式，泥沙易沉積于旋轉反沖洗排污自動濾水器底部并容易造成旋轉反沖洗排污自動濾水器排污機構損壞或無法運行。大量漂浮物(塑料袋、雜草、樹木)經(jīng)長期浸泡半沉半浮于各種深度進入技術供水管道，附著于旋轉反沖洗排污自動濾水器濾網(wǎng)而導致旋轉反沖洗排污自動濾水器反沖洗效果不佳。

電站技術供水旋轉反沖洗排污自動濾水器設計過濾精度W

0.84mm。但因設備的實際構造遠達不到設計精度而導致實際過濾精度低(其中一臺旋轉反沖洗排污自動濾水器6個濾筒與分水板間隙均在1cm以上，大達2cm)，不適合于在泥沙含量高和漂浮物多的電站中使用。旋轉反沖洗排污自動濾水器安裝過程中，濾筒與分水板間隙過大，導致大量渣滓未經(jīng)濾筒過濾而直接從此間隙處排出供給冷卻設備而造成冷卻設備管路堵塞。

電站現(xiàn)有的技術供水旋轉反沖洗排污自動濾水器的清污需要由操作人員人工旋轉操作手柄，帶動濾網(wǎng)轉動使被沖洗的濾網(wǎng)單元分別與排污管口接通,隨著濾網(wǎng)上的污物借助旋轉反沖洗排污自動濾水器內(nèi)部過濾后的水進行反沖洗后經(jīng)排污口流出。

2.3對旋轉反沖洗排污自動濾水器性能的要求

旋轉反沖洗排污自動濾水器取水水源中常含有泥沙、雜草、藻類植物及生活拉圾，因此，在旋轉反沖洗排污自動濾水器的結構設計上應采取防止泥沙和污物堵塞的有效措施，以保證旋轉反沖洗排污自動濾水器安全可靠運行。

檢修維護便捷，能夠在較大程度上降低人的勞動成本和工作時間。

3旋轉反沖洗排污自動濾水器技術改造方案

結合電站運行過程中存在的問題，對旋轉反沖洗排污自動濾水器進水方式、旋轉反沖洗排污自動濾水器除污方式、自動化方式進行了改造。

(2)旋轉反沖洗排污自動濾水器改造后的旋轉反沖洗排污自動濾水器主要技術參數(shù)⑵見表1。

表1旋轉反沖洗排污自動濾水器主要參數(shù)表

將旋轉反沖洗排污自動濾水器進水方式改為上進下出，以便于泥沙隨水流直接進入過濾筒,被攔截的泥沙通過反沖洗隨排污口排岀，而能通過濾網(wǎng)的泥沙則隨水流方向經(jīng)岀水口流出，從而避免了由于下進上出泥沙易堆積于旋轉反沖洗排污自動濾水器底部而造成排污機構損壞或無法運行的弊病。旋轉反沖洗排污自動濾水器結構見圖1。

圖1大坪水電站技術供水旋轉反沖洗排污自動濾水器結構示意圖

3.2旋轉反沖洗排污自動濾水器除污方式的改造

旋轉反沖洗排污自動濾水器改造后的除污工作方式。

采用一套排污閥及排污管道，利用組合除污方式，使漂浮物、沉積物及其污物雜質均能得到有效地清污、排污。濾筒的反沖洗由組合除污裝置與排污管所形成的封閉通路完成。改造后的結構。

反沖洗裝置由聯(lián)軸裝置、低速旋轉主軸、組合排污裝置及相應的密封件與旋轉密封軸瓦組成。組合除污裝置通過低速旋轉主軸及聯(lián)軸裝置連接于減速機主軸上，其轉速低,運行平穩(wěn),旋轉密封軸瓦具有磨損自動補償功能，從而保證了反沖洗的順利實現(xiàn)和設備正�？煽窟\行。

改造后的工作原理。正常過濾狀態(tài)時,減速機不工作，排污閥處于關閉狀態(tài)。正常運行時，水中含有的污物隨水流進入過濾筒,當達到排污工況時，減速機帶動組合排污裝置旋轉，使每一個過濾腔體上、下部進水孔道分別與組合排污裝置中的旋轉排污裝置上、下開口相聯(lián)通,此時與排污口形成封閉通路,利用過濾后的清潔水在自身壓力的推動下反向穿過過濾網(wǎng)，達到清污、排污的目的。進入過濾筒內(nèi)部的漂浮物借助于濾后清潔水反沖后經(jīng)組合排污裝置上部的開孔進入排污管道，而附著或堵塞于濾網(wǎng)上的污物以及沉積于過濾筒底部的沉積泥沙則被反沖并通過組合排污裝置下部的開孔進入排污管道,隨開啟的排污閥自動排出。漂浮物與沉積物的清排污同時進行并通過同一排污管道排出，組合排污裝置旋轉一周,每個過濾筒體均得到一次反沖洗和清潔，如此循環(huán)往復。而能通過過濾網(wǎng)的污泥及小于過濾網(wǎng)眼孔徑的泥沙則隨水流方向經(jīng)出水口排出。

3.3旋轉反沖洗排污自動濾水器全自動化改造后的排污方式

自動排污方式。自動排污方式分別由設置在旋轉反沖洗排污自動濾水器上的差壓變送器控制(差壓設定范圍：0,02-0.16MPa可調)和定時兩種方式實現(xiàn)。定時排污與差壓排污兩種控制方式并列運行，反沖洗時間根據(jù)電站清污時間設定。在旋轉反沖洗排污自動濾水器排污口裝設有電動排污閥，排污閥設過力矩保護，減速電機設過載保護。旋轉反沖洗排污自動濾水器本體設置控制箱，釆用PLC自動控制，實現(xiàn)遠程監(jiān)視和監(jiān)控。

手動濾水器排污方式。

自動濾水器排污方式和手動濾水器排污方式可以相互切換。

水電站運行設備的冷卻用水如發(fā)電機的推力軸承、導軸承、空氣冷卻器、水輪機導軸承、主變壓器;水輪機的工作密封用水;電站深井泵導軸承潤滑用水均來自于技術供水系統(tǒng)。技術供水系統(tǒng)旋轉反沖洗排污自動濾水器運行工況的好壞,直接影響技術供水系統(tǒng)水根據(jù)水泵切割定律計算變頻泵切割后的揚程和流量％。計算過程如下：也=些q"D?兒=會％=1?|x5.7=5.26(L/s)=(斜如制x85=72(m)經(jīng)計算得到變頻泵輪葉切割后的直徑D'2為291mm0變頻泵葉輪切割量的多少受制于比轉速&的大小,比轉速和切割量必須滿足切割定律的限制條件。切割量大，則不能保證變頻泵切割前后的過流面積和葉片安放角，這將不能滿足工程需要，同時也不滿足切割定律的條件。計算得到切割后的變頻泵葉輪尺寸是否滿足葉片安放角和過流面積還需驗證。變頻泵切割后的比轉速電計算如下：誓5頃365x2900席幾, Ty'/"一 72*4=31(r/min)切割量△。和切割比K計算如下：△0=功~D'2=315-291=24(mm)K=(D2-。2)/。2=(315-291)/315=0.076根據(jù)切割定律關于切割水泵葉輪外徑的大允許切割比K與比轉速ns的關系，即比轉速ns<60r/min,葉輪切割比K不大于0.2才能滿足切割定律的要求⑴，沙灣水電站消防變頻泵切割后質的好壞和水量的大小，對電站安全、穩(wěn)定運行具有重要意義。大坪水電站旋轉反沖洗排污自動濾水器改造更換后，從運行情況看并與前期旋轉反沖洗排污自動濾水器相比較而言其性能較高,未出現(xiàn)過明顯的缺陷，從而為機組的安全發(fā)供電提供了可靠的保障。文中所述的改造方法可供的比轉速叫為31r/min,切割比K為0.076。對變頻泵葉輪進行切割后不改變?nèi)~片安放角，過流面積達到要求，滿足切割條件。

綜上所述，由計算得到的切割后的變頻泵葉輪直徑為291mm,采用只切割變頻泵葉輪葉片而不切割葉輪前后蓋板的這種新型的切割技術，對沙灣水電站消防變頻泵進行現(xiàn)場打磨葉片⑵處理,回裝調試運行的各項技術參數(shù)為：變頻泵的功率為15kW,效率為38%,揚程為72m,流量為5.26L/s。研究表明:低比轉速水泵葉輪小幅度切割后效率反而增加⑵。實際運行校核結果表明:此舉可保證變頻泵葉輪切割前后效率基本不變，滿足變頻泵供水運行的設計要求。

對沙灣水電站消防變頻泵輪葉葉片切割24mm進行技改處理，可以保證變頻泵葉片安放角基本不變，僅變頻泵的揚程降低了15%,出口流量降低了7.7%,但仍能保證水泵的出力和效率,且變頻泵工頻運行時電機不過載,從而極大地改善了變頻泵的運行條件，確保了電站消防水系統(tǒng)的安全運行。