10mw轴流压水泵顶盖排水能力分析

10mw轴流压水泵顶盖排水能力分析

1下游距离东南角电站龙口水库位于河流支流托克托至龙口段的末端。距黄河万家寨水库有限公司25.6公里，距大桥站70公里。万家寨水库的反调节水库位于。龙口电站共安装5台机组,其中4台为单机容量100MW的轴流转桨式机组(型号ZZ6K069A0-LH-710),另1台为容量20MW的混流式机组(型号HLA904a-LJ-330),总装机容量420MW。2顶盖漏水量大,排水系统排水能力差1号—4号轴流转桨式机组自投运以来,一直存在顶盖漏水量大,排水系统排水能力差,排水泵启停频繁,机组在低负荷运行时顶盖水位上涨过快等安全隐患(曾发生过因顶盖水位过高导致的事故停机)。2.1机组现有排水系统的设置水轮发电机组的顶盖漏水主要来源于水轮机顶盖与大轴密封处的漏水和导叶轴套的漏水。水轮机顶盖排水系统故障会影响到轴流式机组的运行安全,如果发生水淹水导轴承和顶盖的严重故障,将导致运行机组被迫停机或者退出热备用状态。龙口电站机组原顶盖排水系统选用了3台排水能力为0.25m3/min的排水泵,各排水泵互为备用,排水通过预埋在机墩里的DN80钢管接入机组技术供水排水干管排入尾水。由于轴流式机组水轮机顶盖的漏水量比较大(低负荷时漏水量更大),导致3台顶盖排水泵频繁启停,有时需要3台排水泵同时运行才能勉强满足排水量要求(如果某台顶盖排水泵出现故障,顶盖水位会迅速上升而导致水淹水导、被迫停机,曾发生过1起因顶盖水位过高导致的事故停机故障)。2.2内部的排水系统充放电除了水轮机顶盖与水轮机大轴密封之间的漏水和导叶轴套的漏水之外,其他设备也有少量漏水,如机坑里衬的渗水等。这些漏水在龙口电站轴流式机组上都存在,而且导叶轴套的漏水量比较大,致使顶盖水位长时间处于高位。1号—4号机组均属于轴流转桨式机组,这种型式的机组运行范围较广,不同工况下机组的负荷调整比较频繁,特别是在低负荷时,机组运行工况差是造成顶盖泵漏水量大的一个重要原因。2.3机组运行时系统运行问题龙口电站轴流式机组主轴密封渗漏水和导叶套筒的渗漏水主要通过顶盖排水泵汇入技术供水排水干管排至尾水。由于技术供水排水干管在机组运行时属于密闭系统,排水干管内存在一定压力,且排水干管出水口布置在正常尾水位以下,在顶盖排水泵停运情况下存在尾水倒灌问题。综上所述,龙口电站轴流式机组由于长期存在顶盖排水系统排水能力差和顶盖排水方式不合理等问题,导致机组顶盖积水,水位长期处于高位,不能满足机组安全稳定运行的要求,亟待改造。3改造方案为了提高机组运行的安全稳定性,龙口水电站对1号—4号轴流式水轮机顶盖排水系统进行了改造。3.1顶盖排水泵运行情况龙口电站顶盖排水泵运行1a来,顶盖泵虽未出现过大的故障,但顶盖水位经常处于较高位置,且顶盖泵处于长时间连续运行状态,大大缩短了设备的使用寿命。在满足顶盖排水安全要求的情况下,如果能够缩短设备的抽水时间而延长水泵休息时间,不但可以延长设备、水泵使用寿命,还可以起到节能降耗的效果。根据顶盖排水泵的运行记录,选取了具有代表性的某台机组顶盖排水泵某个工作日的运行情况作为统计对象,该日3台顶盖泵的累计运行时间为690min,顶盖泵平均每小时运行29min,顶盖的漏水量Q可根据水泵的排水能力计算,即式中q—改造前顶盖排水泵的排水能力,q=0.25m3/mim;T—运行时间,min。将数据代入式(1),可计算出顶盖的漏水量为0.12m3/min。3.2顶盖排水泵主要参数的选择3.2.1顶盖排水泵改造顶盖的有效容积为顶盖排水泵启动水位与停泵水位之间的容积,代表了系统的集水能力。本次改造根据30min内容纳的渗漏水量来选取顶盖的有效容积,改造后顶盖排水泵的排水能力应有足够的富裕度,主要参数按1台水泵工作3min即可排干顶盖有效容积内积存的渗漏水,每隔30min启动1次排水泵来考虑。30min内渗漏水量V为:式中T1—水泵停运时间,取值30min。计算可知30min内渗漏水量为3.6m3。根据顶盖的设计图纸,可计算出顶盖导流锥的最大容积约为10m3,说明本次改造假设顶盖的有效容积为3.6m3是可行的。3.2.2顶盖排水泵改造得出有效容积后,可以根据顶盖设计数据求出顶盖泵启动水位与停泵水位之间的高差。水泵其他参数的选取按3min内排干顶盖有效容积内的积水来选取。顶盖排水泵排水流量Qp为:式中Vs—顶盖有效容积内的实际渗漏水量,m3;Ts—水泵启动1次的运行时间,取值3min。计算可知顶盖排水泵排水流量Qp为1.2m3/min。计算水泵流量的过程中,未计入水泵工作期间渗入顶盖中的渗漏水,因此水泵的实际工作时间应比计算值略大。经过比较,水泵参数最终选取为:流量1.2m3/min,扬程,功率,出口管径。鉴于顶盖排水的重要性,为保证顶盖排水系统的可靠性,改造后龙口电站每台机组仍然选取了3台顶盖排水泵,工作方式为3台泵互为备用。运行泵和备用泵的选取均按100%备用考虑,其中1台顶盖排水泵采用了与其他2台不同的驱动方式,以使设备和系统更加安全可靠。3.3顶盖排水系统路管道针对龙口电站顶盖排水系统存在的问题,为避免尾水和技术供水排水倒灌到机组顶盖,对原排水管路进行了封堵,顶盖排水管路重新进行了单独敷设,将顶盖排水排至厂内渗漏井。3.4管道顶部选择管路尺寸根据所选顶盖排水泵的排水能力确定,按单台机组3台顶盖排水泵同时工作排水能力选取,以满足顶盖最大排水量需要。3.4.1顶盖排水泵排水系统截面积计算针对龙口电站顶盖排水系统漏水量大、厂内渗漏水小的情况,顶盖排水管路根据就近原则敷设,将排水管接至厂内渗漏井。1号、2号机组通过一路干管排至1号渗漏井,3号、4号机组通过另一路干管排至2号渗漏井。管路尺寸是根据所选顶盖泵的排水能力而定的,单台机组3台顶盖排水泵的排水量所需管道的总截面积Sp按式(4)计算:式中r—单台泵排水管半径,取值80mm。经计算,3台顶盖排水泵的排水量所需管道的总截面积为15072mm2。若选择DN150排水管,其截面积为17662.5mm2,从计算结果来看,选择DN150管道能够满足3台顶盖泵的排水量,且约有17%的余量。3.4.2排水干管截面的面积2台机组排水管路合并后,排往渗漏集水井的排水干管尺寸按如下方法选择。排水干管截面的总面积Sg按照式(5)计算:经计算,6台潜水泵全部启动时,需要排水干管截面的总面积为30144mm2。如果选用DN200规格排水管,则其截面积为31400mm2,约有4%的裕量,能够满足2台机组6台顶盖泵运行的排水要求。3.5厂内渗漏水调查厂内渗漏集水井是水电站厂内排水的重要设施,其主要任务是收集厂区内的渗漏水,避免厂房内部积水和潮湿,渗漏水收集于井内后通过排水泵排至下游。厂房渗漏水主要来源于水工建筑物的渗漏水,其中以混凝土蜗壳的渗漏水和大坝的渗漏水为主,其他还有厂房下部生活用水的排水及低洼处渗水、地面排水等。在渗漏排水泵(立式深井泵)的排水能力考察中,根据以往的运行记录,测算出2号渗漏集水井每小时收集的厂内渗漏水为80m3,加上2台机组顶盖排水系统排出的水量14.4m3,厂区内渗漏水总计为94.4m3。而2号渗漏井单台立式深井泵的流量为660m3/h,可以在7min内将新增排水抽走,完全能够满足排水要求。3.6未搭接有压管道龙口水电站机组顶盖排水系统改造工作中,机组顶盖排水系统采用了单独无压敷设方式,未搭接在技术供水排水干管等有