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【摘 要】为了解决青铜峡电站水轮发电机组技术供水系统管路设备冗余，操作维护复杂、工作量大，运维成本高的现状，进一步实现技术供水系统的自动化，在满足水量水质及供水可靠性的基础上，对电站技术供水系统的敷设进行改进，并对改进后的系统论证了可行性及经济效益。
【关键词】青铜峡电站;水轮发电机;技术供水系统
一、前言
水轮发电机组技术供水系统主要作用在于发电机的冷却。水轮发电机运行时必然产生电磁损失、机械损失，同时推力轴承、上导轴承及水导轴承三组轴承还会产生机械摩擦损失。这些损失转化为热量，如果不能及时降低热量引起的温升，将严重影响发电机出力，甚至发生事故造成发电机无法非停。青铜峡电站技术供水系统现采用两路水源三组滤水器单元自流供水方式：坝前取水口作为主水源配备一组自动滤水器，蜗壳取水口作为为备用水源配备两组滤水器。技術供水的对象包括：发电机空气冷却器、发电机推力轴承、上导轴承和水导轴承冷却器等部件。技术供水系统在运行维护中暴漏出阀门敷设冗余，管路复杂，运行及检修维护量大，自动控制受限等问题。本文针对现技术供水系统布置方式进行分析，提出优化改进方案。
青铜峡水电站属于低水头、大流量，多泥沙水情，技术供水的设计，要求满足冷却器正、反向进水方向切换的要求，从而在运行中能及时冲刷冷却器及管路中的泥沙附着物，提高冷却效果。极端情况下防止取水口堵塞影响发电机运行，还需要满足能够切换取水口的要求。考虑技术供水系统对电站水量水质等实际要求，改进系统立足于以最少工程量实现最优化改进，对已成熟的滤水器选型、阀门选型及管路管径选型沿用原系统选型，主要立足于精简供水系统敷设方式。
二、现技术供水系统分析（以电站7号机组技术供水图为例）
图一 水轮发电机技术供水系统原方案
图一所示改进前机组技术供水方式：
1.水源：系统采用坝前水库取水和机组蜗壳取水两路水源
2.技术供水运行方式：
坝前取水供水方式：
开启：7204、7205、7206、7219、7220、7208、7211、7209、7213阀后，关闭： 7241、7207、7221、7222、7210、7212、7214、7215阀
机组蜗壳取水供水方式：
开启：7241、7207、7221、7222、7210、7212、7214、7215阀后，关闭：7204、7205、7206、7219、7220、7208、7211、7209、7213阀。
3.现系统存在的主要问题：
1.运行中水系统切换操作繁琐，空冷器、油冷器及水导冷却器供水方式切换必须倒换取水口水源;
2.技术供水切换操作阀门过多，如上所述，一次必须操作17组阀门;
3.发电机组空间有限，在技术改进中机械阀门加装操控电机受限，无法在原技术供水系统基础上实现阀门自动化改造;
4.两套水源、三组滤水器的配置在实际运行中明显冗余;
5.技术供水系统阀门数量过多，水系统自动化控制的程序设计必然繁琐。
三、发电机组技术供水方式优化方案分析
（一）水源：采用蜗壳取水和坝前取水两路水源，每路水源单滤水器供水的配置。
（二）供水方式：采用“桥式组合”阀：
正运行供水：开启7201/7204，关闭7202/7203阀
反运行供水：开启7202/7203阀，关闭7201/7204阀
图二 水轮发电机组技术供水系统优化方案
四、改进方案的技术论证
（一）水源：技术供水系统保持双水源单组滤水器配置，在现滤水器及管路阀门管径选型条件下不但满足发电机组单元供水正方向切换的基本要求，还能随时进行取水口切换，防止黄河汛期大泥沙、多悬浮杂物等极端情况下取水口堵塞造成机组被迫停运。
（二）供水方式切换：改进方案利用“桥式阀组合”正、反向供水，系统简单明了，每次切换动作4组阀门实现了原系统17组阀门切换的效果，满足设计要求。
（三）特殊生产要求：改进方案在空气冷却器处保留了7205阀，满足机组预试单独提高发动机卷线温度的操作要求，同时可在冬季适当调节空气冷却器进水阀门开度，从而控制进排水水量，实现提高发电机卷线温度的运行要求。
（四）在推力轴承冷却器处保留7208阀，满足冬季发电机停机时关闭两级阀门，实现推力轴承油槽保温的操作要求;同时可以实现控制推力轴承油槽冷却器进排水水量，从而控制油槽温度的特殊要求。
（五）改进系统减少阀门敷设13个，四个控制阀门实现水系统的正反向切换，大大缩小了敷设空间，易于实现全部阀门电动控制的自动化改进。
（六）技术供水系统简单，自动化控制程序逻辑易于实现。
五、经济效益分析
（一）设备效益：改进后系统减少设备配置以原最低采购价计算，滤水器*1* 30000=3万元（RMB），阀门*13*8000=10.8万元（RMB），共计13.8万元人民币。
（二）减少设备检修维护量，以每年一次检修委托合同，单价约2万元人民币计，设备更换周期10年计，约20万元人民币。
（三）青铜峡电站河床机组8台，共计可实现经济效益23.8万*8，约200万元人民币。
六、结论
分析青铜峡电站发电机组原技术供水方案，原方案设备元件过多，结构复杂，系统布置有冗余，自动化改进空间和程序受限。通过优化设计方案，减少了阀门和管路布置，为自动化控制创造了空间和软件条件，改进方案简单明了，改进技术供水系统符合青铜峡电站技术供水系统的最大要求。该方案可推广应用于多泥沙多悬浮物水源多负荷的集中或者单元供水系统中，实现水源备用，供水系统正反向切换的供水需求。
参考文献：
[1]熊道树.水轮发电机组的辅助设备. 中国水利水电出版社 .1987.11.
[2]哈尔滨大电机研究所.水轮发电机组设计手册.机械工业出版社，1976.
【关键词】青铜峡电站;水轮发电机;技术供水系统
一、前言
水轮发电机组技术供水系统主要作用在于发电机的冷却。水轮发电机运行时必然产生电磁损失、机械损失，同时推力轴承、上导轴承及水导轴承三组轴承还会产生机械摩擦损失。这些损失转化为热量，如果不能及时降低热量引起的温升，将严重影响发电机出力，甚至发生事故造成发电机无法非停。青铜峡电站技术供水系统现采用两路水源三组滤水器单元自流供水方式：坝前取水口作为主水源配备一组自动滤水器，蜗壳取水口作为为备用水源配备两组滤水器。技術供水的对象包括：发电机空气冷却器、发电机推力轴承、上导轴承和水导轴承冷却器等部件。技术供水系统在运行维护中暴漏出阀门敷设冗余，管路复杂，运行及检修维护量大，自动控制受限等问题。本文针对现技术供水系统布置方式进行分析，提出优化改进方案。
青铜峡水电站属于低水头、大流量，多泥沙水情，技术供水的设计，要求满足冷却器正、反向进水方向切换的要求，从而在运行中能及时冲刷冷却器及管路中的泥沙附着物，提高冷却效果。极端情况下防止取水口堵塞影响发电机运行，还需要满足能够切换取水口的要求。考虑技术供水系统对电站水量水质等实际要求，改进系统立足于以最少工程量实现最优化改进，对已成熟的滤水器选型、阀门选型及管路管径选型沿用原系统选型，主要立足于精简供水系统敷设方式。
二、现技术供水系统分析（以电站7号机组技术供水图为例）
图一 水轮发电机技术供水系统原方案
图一所示改进前机组技术供水方式：
1.水源：系统采用坝前水库取水和机组蜗壳取水两路水源
2.技术供水运行方式：
坝前取水供水方式：
开启：7204、7205、7206、7219、7220、7208、7211、7209、7213阀后，关闭： 7241、7207、7221、7222、7210、7212、7214、7215阀
机组蜗壳取水供水方式：
开启：7241、7207、7221、7222、7210、7212、7214、7215阀后，关闭：7204、7205、7206、7219、7220、7208、7211、7209、7213阀。
3.现系统存在的主要问题：
1.运行中水系统切换操作繁琐，空冷器、油冷器及水导冷却器供水方式切换必须倒换取水口水源;
2.技术供水切换操作阀门过多，如上所述，一次必须操作17组阀门;
3.发电机组空间有限，在技术改进中机械阀门加装操控电机受限，无法在原技术供水系统基础上实现阀门自动化改造;
4.两套水源、三组滤水器的配置在实际运行中明显冗余;
5.技术供水系统阀门数量过多，水系统自动化控制的程序设计必然繁琐。
三、发电机组技术供水方式优化方案分析
（一）水源：采用蜗壳取水和坝前取水两路水源，每路水源单滤水器供水的配置。
（二）供水方式：采用“桥式组合”阀：
正运行供水：开启7201/7204，关闭7202/7203阀
反运行供水：开启7202/7203阀，关闭7201/7204阀
图二 水轮发电机组技术供水系统优化方案
四、改进方案的技术论证
（一）水源：技术供水系统保持双水源单组滤水器配置，在现滤水器及管路阀门管径选型条件下不但满足发电机组单元供水正方向切换的基本要求，还能随时进行取水口切换，防止黄河汛期大泥沙、多悬浮杂物等极端情况下取水口堵塞造成机组被迫停运。
（二）供水方式切换：改进方案利用“桥式阀组合”正、反向供水，系统简单明了，每次切换动作4组阀门实现了原系统17组阀门切换的效果，满足设计要求。
（三）特殊生产要求：改进方案在空气冷却器处保留了7205阀，满足机组预试单独提高发动机卷线温度的操作要求，同时可在冬季适当调节空气冷却器进水阀门开度，从而控制进排水水量，实现提高发电机卷线温度的运行要求。
（四）在推力轴承冷却器处保留7208阀，满足冬季发电机停机时关闭两级阀门，实现推力轴承油槽保温的操作要求;同时可以实现控制推力轴承油槽冷却器进排水水量，从而控制油槽温度的特殊要求。
（五）改进系统减少阀门敷设13个，四个控制阀门实现水系统的正反向切换，大大缩小了敷设空间，易于实现全部阀门电动控制的自动化改进。
（六）技术供水系统简单，自动化控制程序逻辑易于实现。
五、经济效益分析
（一）设备效益：改进后系统减少设备配置以原最低采购价计算，滤水器*1* 30000=3万元（RMB），阀门*13*8000=10.8万元（RMB），共计13.8万元人民币。
（二）减少设备检修维护量，以每年一次检修委托合同，单价约2万元人民币计，设备更换周期10年计，约20万元人民币。
（三）青铜峡电站河床机组8台，共计可实现经济效益23.8万*8，约200万元人民币。
六、结论
分析青铜峡电站发电机组原技术供水方案，原方案设备元件过多，结构复杂，系统布置有冗余，自动化改进空间和程序受限。通过优化设计方案，减少了阀门和管路布置，为自动化控制创造了空间和软件条件，改进方案简单明了，改进技术供水系统符合青铜峡电站技术供水系统的最大要求。该方案可推广应用于多泥沙多悬浮物水源多负荷的集中或者单元供水系统中，实现水源备用，供水系统正反向切换的供水需求。
参考文献：
[1]熊道树.水轮发电机组的辅助设备. 中国水利水电出版社 .1987.11.
[2]哈尔滨大电机研究所.水轮发电机组设计手册.机械工业出版社，1976.