大坪水電站技術(shù)供水旋轉(zhuǎn)反沖洗排污自動(dòng)濾水器結(jié)構(gòu)的改造

1概述

大坪水電站位于四川省樂(lè)山市沙灣水電站庫(kù)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(jìn)水口約150m,距上游已建的銅街子水電站約8km。電站裝機(jī)容量5.8MW,利用凈水頭9.5m,為燈泡貫流式水輪機(jī)。電站技術(shù)供水系統(tǒng)采用在流道內(nèi)利用兩臺(tái)管道泵取水(互為備用)，技術(shù)供水額定流量為85m'/h,經(jīng)由兩臺(tái)全自動(dòng)旋轉(zhuǎn)反沖洗排污自動(dòng)濾水器為電站水輪發(fā)電機(jī)組及其附屬設(shè)備提供冷卻、潤(rùn)滑供水⑴O2技術(shù)供水旋轉(zhuǎn)反沖洗排污自動(dòng)濾水器存在的問(wèn)題及原因分析2.1運(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題

大坪水電站于2011年投產(chǎn)以來(lái),技術(shù)供水旋轉(zhuǎn)反沖洗排污自動(dòng)濾水器底部泥砂和大的雜物易堆積而無(wú)法排出。旋轉(zhuǎn)反沖洗排污自動(dòng)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(shù)供水旋轉(zhuǎn)反沖洗排污自動(dòng)濾水器在運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常發(fā)生大量渣滓未經(jīng)濾筒過(guò)濾而直接從間隙處排出供給冷卻設(shè)備(渣滓包括礦泉水瓶蓋和較大木條等)，造成冷卻設(shè)備管路堵塞嚴(yán)重而導(dǎo)致水輪機(jī)軸瓦和發(fā)電機(jī)定轉(zhuǎn)子線圈溫度高于設(shè)計(jì)限制溫度的事故發(fā)生，嚴(yán)重影響水輪發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行。

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

2.2旋轉(zhuǎn)反沖洗排污自動(dòng)濾水器www.www.bullsamarillo.com原因分析

大坪水電站在大渡河干流岸邊取水,汛設(shè)計(jì)年輸沙量為3910萬(wàn)t,經(jīng)電站攔污柵進(jìn)入流道內(nèi)技術(shù)供水管道。電站技術(shù)供水旋轉(zhuǎn)反沖洗排污自動(dòng)濾水器采用下進(jìn)上出的方式，泥沙易沉積于旋轉(zhuǎn)反沖洗排污自動(dòng)濾水器底部并容易造成旋轉(zhuǎn)反沖洗排污自動(dòng)濾水器排污機(jī)構(gòu)損壞或無(wú)法運(yùn)行。大量漂浮物(塑料袋、雜草、樹木)經(jīng)長(zhǎng)期浸泡半沉半浮于各種深度進(jìn)入技術(shù)供水管道，附著于旋轉(zhuǎn)反沖洗排污自動(dòng)濾水器濾網(wǎng)而導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)反沖洗排污自動(dòng)濾水器反沖洗效果不佳。

電站技術(shù)供水旋轉(zhuǎn)反沖洗排污自動(dòng)濾水器設(shè)計(jì)過(guò)濾精度W

0.84mm。但因設(shè)備的實(shí)際構(gòu)造遠(yuǎn)達(dá)不到設(shè)計(jì)精度而導(dǎo)致實(shí)際過(guò)濾精度低(其中一臺(tái)旋轉(zhuǎn)反沖洗排污自動(dòng)濾水器6個(gè)濾筒與分水板間隙均在1cm以上，大達(dá)2cm)，不適合于在泥沙含量高和漂浮物多的電站中使用。旋轉(zhuǎn)反沖洗排污自動(dòng)濾水器安裝過(guò)程中，濾筒與分水板間隙過(guò)大，導(dǎo)致大量渣滓未經(jīng)濾筒過(guò)濾而直接從此間隙處排出供給冷卻設(shè)備而造成冷卻設(shè)備管路堵塞。

電站現(xiàn)有的技術(shù)供水旋轉(zhuǎn)反沖洗排污自動(dòng)濾水器的清污需要由操作人員人工旋轉(zhuǎn)操作手柄，帶動(dòng)濾網(wǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)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(zhuǎn)反沖洗排污自動(dòng)濾水器內(nèi)部過(guò)濾后的水進(jìn)行反沖洗后經(jīng)排污口流出。

2.3對(duì)旋轉(zhuǎn)反沖洗排污自動(dòng)濾水器性能的要求

旋轉(zhuǎn)反沖洗排污自動(dòng)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(zhuǎn)反沖洗排污自動(dòng)濾水器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上應(yīng)采取防止泥沙和污物堵塞的有效措施，以保證旋轉(zhuǎn)反沖洗排污自動(dòng)濾水器安全可靠運(yùn)行。

檢修維護(hù)便捷，能夠在較大程度上降低人的勞動(dòng)成本和工作時(shí)間。

3旋轉(zhuǎn)反沖洗排污自動(dòng)濾水器技術(shù)改造方案

結(jié)合電站運(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題，對(duì)旋轉(zhuǎn)反沖洗排污自動(dòng)濾水器進(jìn)水方式、旋轉(zhuǎn)反沖洗排污自動(dòng)濾水器除污方式、自動(dòng)化方式進(jìn)行了改造。

(2)旋轉(zhuǎn)反沖洗排污自動(dòng)濾水器改造后的旋轉(zhuǎn)反沖洗排污自動(dòng)濾水器主要技術(shù)參數(shù)⑵見(jiàn)表1。

表1旋轉(zhuǎn)反沖洗排污自動(dòng)濾水器主要參數(shù)表

將旋轉(zhuǎn)反沖洗排污自動(dòng)濾水器進(jìn)水方式改為上進(jìn)下出，以便于泥沙隨水流直接進(jìn)入過(guò)濾筒,被攔截的泥沙通過(guò)反沖洗隨排污口排岀，而能通過(guò)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(jìn)上出泥沙易堆積于旋轉(zhuǎn)反沖洗排污自動(dòng)濾水器底部而造成排污機(jī)構(gòu)損壞或無(wú)法運(yùn)行的弊病。旋轉(zhuǎn)反沖洗排污自動(dòng)濾水器結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

圖1大坪水電站技術(shù)供水旋轉(zhuǎn)反沖洗排污自動(dòng)濾水器結(jié)構(gòu)示意圖

3.2旋轉(zhuǎn)反沖洗排污自動(dòng)濾水器除污方式的改造

旋轉(zhuǎn)反沖洗排污自動(dòng)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(zhì)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(jié)構(gòu)。

反沖洗裝置由聯(lián)軸裝置、低速旋轉(zhuǎn)主軸、組合排污裝置及相應(yīng)的密封件與旋轉(zhuǎn)密封軸瓦組成。組合除污裝置通過(guò)低速旋轉(zhuǎn)主軸及聯(lián)軸裝置連接于減速機(jī)主軸上，其轉(zhuǎn)速低,運(yùn)行平穩(wěn),旋轉(zhuǎn)密封軸瓦具有磨損自動(dòng)補(bǔ)償功能，從而保證了反沖洗的順利實(shí)現(xiàn)和設(shè)備正�？煽窟\(yùn)行。

改造后的工作原理。正常過(guò)濾狀態(tài)時(shí),減速機(jī)不工作，排污閥處于關(guān)閉狀態(tài)。正常運(yùn)行時(shí)，水中含有的污物隨水流進(jìn)入過(guò)濾筒,當(dāng)達(dá)到排污工況時(shí)，減速機(jī)帶動(dòng)組合排污裝置旋轉(zhuǎn)，使每一個(gè)過(guò)濾腔體上、下部進(jìn)水孔道分別與組合排污裝置中的旋轉(zhuǎn)排污裝置上、下開口相聯(lián)通,此時(shí)與排污口形成封閉通路,利用過(guò)濾后的清潔水在自身壓力的推動(dòng)下反向穿過(guò)過(guò)濾網(wǎng)，達(dá)到清污、排污的目的。進(jìn)入過(guò)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(jìn)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(guò)濾筒底部的沉積泥沙則被反沖并通過(guò)組合排污裝置下部的開孔進(jìn)入排污管道,隨開啟的排污閥自動(dòng)排出。漂浮物與沉積物的清排污同時(shí)進(jìn)行并通過(guò)同一排污管道排出，組合排污裝置旋轉(zhuǎn)一周,每個(gè)過(guò)濾筒體均得到一次反沖洗和清潔，如此循環(huán)往復(fù)。而能通過(guò)過(guò)濾網(wǎng)的污泥及小于過(guò)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(zhuǎn)反沖洗排污自動(dòng)濾水器全自動(dòng)化改造后的排污方式

自動(dòng)排污方式。自動(dòng)排污方式分別由設(shè)置在旋轉(zhuǎn)反沖洗排污自動(dòng)濾水器上的差壓變送器控制(差壓設(shè)定范圍：0,02-0.16MPa可調(diào))和定時(shí)兩種方式實(shí)現(xiàn)。定時(shí)排污與差壓排污兩種控制方式并列運(yùn)行，反沖洗時(shí)間根據(jù)電站清污時(shí)間設(shè)定。在旋轉(zhuǎn)反沖洗排污自動(dòng)濾水器排污口裝設(shè)有電動(dòng)排污閥，排污閥設(shè)過(guò)力矩保護(hù)，減速電機(jī)設(shè)過(guò)載保護(hù)。旋轉(zhuǎn)反沖洗排污自動(dòng)濾水器本體設(shè)置控制箱，釆用PLC自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視和監(jiān)控。

手動(dòng)濾水器排污方式。

自動(dòng)濾水器排污方式和手動(dòng)濾水器排污方式可以相互切換。

水電站運(yùn)行設(shè)備的冷卻用水如發(fā)電機(jī)的推力軸承、導(dǎo)軸承、空氣冷卻器、水輪機(jī)導(dǎo)軸承、主變壓器;水輪機(jī)的工作密封用水;電站深井泵導(dǎo)軸承潤(rùn)滑用水均來(lái)自于技術(shù)供水系統(tǒng)。技術(shù)供水系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)反沖洗排污自動(dòng)濾水器運(yùn)行工況的好壞,直接影響技術(shù)供水系統(tǒng)水根據(jù)水泵切割定律計(jì)算變頻泵切割后的揚(yáng)程和流量％。計(jì)算過(guò)程如下：也=些q"D?兒=會(huì)％=1?|x5.7=5.26(L/s)=(斜如制x85=72(m)經(jīng)計(jì)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(zhuǎn)速&的大小,比轉(zhuǎn)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(guò)流面積和葉片安放角，這將不能滿足工程需要，同時(shí)也不滿足切割定律的條件。計(jì)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(guò)流面積還需驗(yàn)證。變頻泵切割后的比轉(zhuǎn)速電計(jì)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(jì)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(guān)于切割水泵葉輪外徑的大允許切割比K與比轉(zhuǎn)速ns的關(guān)系，即比轉(zhuǎn)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(zhì)的好壞和水量的大小，對(duì)電站安全、穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。大坪水電站旋轉(zhuǎn)反沖洗排污自動(dòng)濾水器改造更換后，從運(yùn)行情況看并與前期旋轉(zhuǎn)反沖洗排污自動(dòng)濾水器相比較而言其性能較高,未出現(xiàn)過(guò)明顯的缺陷，從而為機(jī)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(zhuǎn)速叫為31r/min,切割比K為0.076。對(duì)變頻泵葉輪進(jìn)行切割后不改變?nèi)~片安放角，過(guò)流面積達(dá)到要求，滿足切割條件。

綜上所述，由計(jì)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(shù)，對(duì)沙灣水電站消防變頻泵進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)打磨葉片⑵處理,回裝調(diào)試運(yùn)行的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)為：變頻泵的功率為15kW,效率為38%,揚(yáng)程為72m,流量為5.26L/s。研究表明:低比轉(zhuǎn)速水泵葉輪小幅度切割后效率反而增加⑵。實(shí)際運(yùn)行校核結(jié)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(yùn)行的設(shè)計(jì)要求。

對(duì)沙灣水電站消防變頻泵輪葉葉片切割24mm進(jìn)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(yáng)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(yùn)行時(shí)電機(jī)不過(guò)載,從而極大地改善了變頻泵的運(yùn)行條件，確保了電站消防水系統(tǒng)的安全運(yùn)行。