黄河万家寨水利枢纽技术供水系统介绍

（一）技术供水系统

1.技术供水系统组成及各部位所需水量、水压

由于技术供水系统各用水部位对水质、水压要求不同，技术供水系统设计主要分为3 部分，即：水轮发电机组（以下简称机组）各冷却器用水、水轮机主轴密封润滑及各辅助系统设备润滑用水和变压器油冷却器用水。

水轮发电机组各部位及变压器油冷却器技术供水系统水量及水压的要求见表6-6。

表6-6　水轮发电机组各部位及变压器油冷却器技术供水系统水量及水压

注 括号内数字适用于5 号、6 号机，水压是常规设计要求压力值。

2.技术供水系统设计及防泥沙措施

主要技术供水系统设计及防泥沙措施如下：

（1）机组各冷却器供水设计。本电站在10月至翌年6月非汛期，预测过机含沙量小于4.5kg/m3，机组各冷却器耐压强度为1.0MPa，所以，非汛期机组冷却器供水采用单元自流供水方式。在每台机组蜗壳进口设DN400取水口作为主水源，备用水源取自坝前946.00m的两个工业取水口（一个工作，一个备用），以DN900供水管引至厂房下游893.30m层管路室，作全厂机组的备用水源，保证了机组技术供水的可靠性。每台机组设两台DN400电动旋转滤水器，滤除杂草、污物。设计供排水管水流速度均大于3.0m/s，以防止水流速度慢造成泥沙沉积。此外，在机组供水管路中设有改变水流方向的换向阀组，定时切换，以便冲刷沉积的泥沙和杂草、污物。由于库水在7月至10月汛期，库水含沙量大于5kg/m3，不能满足冷却器对水质的要求，所以，机组汛期技术供水采用单元水泵循环清水供水。该系统由110m3 的清洁水池、2台水泵（1台工作，1台备用）、机组冷却器、1台换热器及供排水管组成。清水水流循环方式是：清洁水池→水泵→机组冷却器→换热器→清洁水池，使清水循环使用。运行过程中需要补水时，由浮子式液位信号器发出信号，由厂坝间消防廊道内的清水管手动开阀补水。清水在2台换热器中串联运行，经2台换热器冷却后流回清水池。换热器使用的冷却水采用工业取水口取水作主水源，蜗壳取水作备用水源，经滤水器滤除杂草、污物后使用，使用后排至下游。2台换热器的冷却水（含沙水）并联运行，即从滤水器来的冷却水（含沙水）只经过1台换热器冷却后就排至下游，以提高换热效率。此外，换热器冷却水水流方向可切换，以防止泥沙、杂草的沉积、淤堵。换热器热水进水温度按28℃设计，冷却后出水温度按25℃设计。冷却水供排水总管上设有差压变送器，当差压值达到0.1MPa 时，发出报警信号，提醒运行人员对换热器冷却管进行清洗。

（2）主轴密封润滑供水。水轮机主轴密封润滑用水对水质要求比较高，水中含沙量应小于0.05kg/m3，直接采用库水不能满足水质要求。在坝顶982.00m设计一个460m3 的清水池，供电站生活、消防、主轴密封润滑用水，并作为主轴密封润滑用水主水源，清水池充水来自水处理厂，确保主轴密封润滑用水水质、水量要求。为了保证水轮机安全运行，主轴密封润滑水必须有备用水源，所以，主轴密封供水除了在设计上保证主水源供水的可靠性之外，还采用机组冷却器供水作为主轴密封供水的临时备用水源，备用水源只能短时间运行，主水源故障消除后，应立即切换。水轮机主轴密封润滑用水水压一般为0.15～0.20MPa，清水池主水源和备用水源供水均需减压，为此，在主轴密封供水管上设一个Y110型减压阀，阀后压力调节范围0.1～0.5MPa，机组运行前将阀后压力调整到主轴密封所需压力。1号机组投运后，经过对其轴封供水水压的实际调整，最终其水压为0.35MPa。6号机组投运时，由于上海希科公司主轴密封供水回路中增加了水力旋流器、稳压用环管等设备，要求轴封水不减压，因此原来设计的减压阀未投入运行，由旁通阀供水，供水压力为0.5～0.7M Pa。

（3）变压器油冷却器供水。每台主变压器设计选用6台YSPG防堵型双重管变压器油水冷却器，完全采用自流供水。该冷却器可防泥沙淤堵，水压试用范围广，运行可靠。内管工作许用压力为1.0MPa，外管工作许用压力为0.3MPa，传热效率达96%，并可以有效的防止水泄漏后串到油中。冷却器具有独特的自动排渣与防堵功能，允许冷却水含沙量高达50kg/m3。6台冷却器并联运行，每台冷却器的排水管上设1个单向示流信号器，监视其冷却器的工作情况，一旦冷却器堵塞，示流信号器发出信号，运行人员可对其进行检修，其它5台冷却器照常运行仍可满足变压器油冷却的要求。

（二）排水系统

排水系统分为厂内排水系统和坝内及坝基排水系统。

1.厂内排水系统

厂内排水系统由机组检修排水和厂房渗漏排水两个部分组成。

（1）机组检修排水系统。机组检修排水采用排水廊道、集水井和排水泵相结合的间接排水方式，每台机组的检修排水量约5700m3，上、下游闸门的漏水量约780m3/h。由于机组检修安排在汛期，检修排水含沙量很大，设计选用了2台清水润滑抗磨型立式斜流泵为主排水泵，并设有1 台射流泵作为清污泵，排除井底的淤沙，其压力水源引自技术供水总管。每台机组蜗壳设一个DN600 的盘形排水阀，尾水管设2 个DN600 的盘形排水阀。尾水管底板878.06m，检修排水廊道底876.00m，检修集水井底871.90m，检修集水井顶900.30m。检修初始排水时，可由运行人员手动控制，2台泵同时运行，当集水井水位过高时，应关闭尾水管盘形排水阀，保持水泵最小扬程，使水泵稳定运行。水泵启动前投入润滑水，停泵后切除润滑水。初始排水完成后，水泵的运行可改为由水位计自动控制，1台工作，1 台备用，以排除上下游闸门的漏水。

（2）厂房渗漏排水系统。厂房渗漏排水主要排除厂房及厂坝间的渗漏水（约100m3/h）、机组顶盖漏水（约120m3/h）以及其他部位的渗漏水（约30m3/h），总排水量约为250m3/h。厂内设渗漏排水廊道，底板883.00m，厂坝间设坝体渗漏排水廊道，底板882.00m，两廊道均与渗漏集水井连通，集水井底板871.90m，有效容积为410m3，积水时间1.64h，用3 台深井泵排入下游尾水，2 台工作，1 台备用，深井泵启动前自动投入润滑水，排水管出水后，由设在水泵出口的示流信号器发出信号，中断润滑水。

此外，渗漏集水井中设1台射流泵，用于厂用电事故或其他意外情况下抽排渗漏水，并用于集水井检修时抽排淤泥，射流泵工作的同时用高压水搅拌，其压力水源引自技术供水总管。

2.坝内及坝基排水系统

（1）坝内渗漏排水主要排除坝内的渗漏水，排水量约100m3/h，由设在9 号坝段和15号坝段的2 个集水井和排水泵房组成，每个集水井的有效容积为156m3，泵房地面高程均为910.00，集水井底高程分别为885.10m（9 号坝段）、887.10m（15 号坝段），分别由2 台300JC/S210-10.5×3 的深井泵排入下游尾水，深井泵1 台工作，1 台备用，积水时间3h，排水时间0.99h。

（2）坝基渗漏排水主要排除坝基阳压力水，排水量约100m3/h，通过尾水管底板下的排水廊道排入一个有效容积为300m3 的集水井，由3 台300JC/S210-10.5×3 的深井泵直接排入下游尾水，深井泵2 台工作，1 台备用，积水时间3h，排水时间0.94h。集水井底高程872.50m，排水廊道底高程877.00m，泵房地面高程904.50m。由于排水管出口高程高于下游最高尾水位，故设计时没有设逆止阀，运行中停泵时因扬水管出现负压，使空气倒灌，泵轮反转，所以在每台泵的排水管上又增加了逆止阀。

（三）油系统

电站油系统按透平油和绝缘油两个部分分别设置油库及油处理室，且均设在厂内，同时设置了油化验设备。

1.透平油系统

主要透平油用户及用量如下：(www.xing528.com)

（1）发电机推力油槽：21 m3。

（2）上导轴承油槽：3 m3。

（3）水导轴承油槽：3.8 m3（5 号、6 号机1.25 m3）。

（4）调速器油压装置油箱：5 m3。

（5）全厂公用油压装置：3.3 m3。

（6）其他用油设备：3 m3。

（7）1 台机组透平油用量约：33 m3。

透平油油库及油处理室设在副安装场下900.30m 高程层下游侧。油库内设4 个20m3的立式油桶，接受新油及排除污油均通过其顶部预留套管进行。油处理室与油库隔开设置，为了方便机组运行中滤油，所有油处理设备均选用可移动式，油处理室内设移动式透平油过滤机、压力滤油机各1 台，齿轮油泵3 台，电热烘箱1 台。机组供、排油通过供、排油总管引至机旁，在每台机机旁设活接头，当机组供油或排油及需要机房滤油时由软管与机组相连。

2.绝缘油系统

绝缘油用户为6台主变压器，单台变压器用油量为37.5m3，油库及油处理室设在副安装场下900.30m 高程层上游侧。油库内设4 个25m3 的立式油桶，接受新油及排除污油均通过其顶部预留套管进行。油处理室与油库隔开设置，为了方便变压器旁滤油，所有油处理设备均选用移动式，油处理室内设真空净油机、压力滤油机各1台，齿轮油泵2台，电热烘箱1 台。变压器供、排油通过供、排油总管引至变压器室，每台变压器供油支管设活接头，当变压器供油或排油时由软管与变压器相连。

（四）压缩空气系统

水电站的压缩空气系统由中压气（7.4MPa）及低压气（0.7MPa）两个压力等级组成。

1.中压压缩空气系统

中压压缩空气系统主要为6 台机组的调速器油压装置油罐和1 台全厂公用油压装置油罐供气，并为6 台机组的蜗壳取水口吹扫供气。调速器油压装置额定工作压力为6.4MPa，全厂公用油压装置额定工作压力为4.0MPa。压缩空气系统设2 台法国进口的空压机和两个1.5m3 的中压贮气罐，空压机额定排气压力、贮气罐工作压力均为7.4MPa，由一根DN50的供气干管向调速器油压装置直接供气，公用油压装置供气由一个7.4/4.0MPa 的减压阀减压后供给。

2.低压压缩空气系统

低压压缩空气系统主要供气用户为6台机组的制动及回复［0.9m3/（min·台）］、机组空气围带、推力轴承油槽气密封、机组检修、电站5 根排沙钢管进口闸门前后冲淤和电站上下游吹气式水位计供气，系统额定工作压力为0.7MPa，设4 台VF—6/7 型空压机、2 个6m3 的制动储气罐及1 个6m3 的检修储气罐，通过一根DN80 的检修供气干管和一根DN50制动供气干管向各用户供气。在电站19 号坝段坝顶水位计室内，单独设2 台移动式空压机、1 个1.0m3 的储气罐，为上游吹气式水位计供气。

（五）水力监测系统

万家寨水电站的自动化水平设计原则为“无人值班，少人值守”，近期按少人值班设计，要求机组及全厂各部位的电量及非电量均应做到自动取值，在线监测，并且所有被监测的量均送入计算机监控系统。

水力监测系统由全厂性水力监测系统和机组段水力监测系统两部分组成，全厂性水力监测系统设有上游水位、下游水位、电站水头、各拦污栅压差、库水含沙量及工业取水口水温等项目的监测，针对本电站多泥沙和冬季冰冻的特点，水位的监测采用了防止泥沙淤堵并带有含沙量修正功能的吹气式水位监测装置，该装置不仅可以修正含沙量对水位带来的误差，而且通过双通道水位计还可以监测库水的含沙量变化，即使库水结冰时也不影响测量精度。

机组段水力监测系统主要设有蜗壳进口压力、尾水管进出口压力、尾水管压力脉动、过机含沙量、水轮机净水头、流量、效率、机组各部位的振动摆度等项目的监测。其中，压力监测采用了美国福克斯波罗公司的压力传感器，水轮机流量测量采用美国ORE 的交叉4声道超声波流量计，机组各部位的振动摆度采用德国申克公司的监测系统，机组过机含沙量采用8840C 本安型液体密度传感器，由以上这些先进的监测手段做保证，水力监测系统完全满足了电站自动化水平的要求。

（六）全厂公用液压系统

全厂公用液压系统的操作对象为：每台机组的总供水液压阀、机组冷却水系统正反向运行液压阀组、尾水管检修排水液压盘形阀，操作油压均为4.0MPa。蜗壳排水液压盘形阀由单独设置的1 台移动式手压油泵操作。本系统设1 台HYZ-2.5-4 型公用油压装置，由1根DN125 的供油总管和1 根DN150 的回油总管向各液压阀提供操作油。每个液压阀均设1个电磁配压阀来控制液压阀的开启和关闭。

（七）机修设备

由于万家寨水电站为多泥沙电站，机组检修几率较高，检修工作量大。根据电站水轮机转轮直径、装机台数、导叶尺寸，结合本电站实际情况，确定按照大尺寸、加工精度要求高的部件采用外协加工，以水轮机活动导叶为最大的厂内检修部件的原则进行机修设备配置。大于活动导叶的部件，如：抗磨板、止漏环等加工精度要求高的部件，采用外协加工，活动导叶及尺寸小于活动导叶并且加工精度要求不太高的部件厂内加工。机械加工车间内设置车床、铣床、刨床、磨床、钻床、砂轮机等设备。焊接车间内设置了交流电焊机和直流电焊机。