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奎屯河三级水电站机组循环供水系统设计

文档作者：安刚文档来源：新疆水利水电勘测设计研究院		点击数：	更新时间： 2024年03月05日
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收稿日期：２０１７ － １１ － １３
作者简介 ：安 刚 （１９７５ － ） ，男 ，高级工程师 ，主要从事 水电站水力机械设计工作。
E mail ： angang３０３０＠ １６３.com
奎屯河三级水电站机组循环供水系统设计
安 刚
（新疆水利水电勘测设计研究院，新疆乌鲁木齐８３００００）
1 概 述
１.１ 电站概况
奎屯河三级水电站是奎屯河流域梯级开发的第
三级电站， 北距新疆奎屯市约３５ km ，西距乌苏市约
２８ km 。电站为径流式电站， 采用引水式开发， 地面
厂房。工程开发任务是水力发电， 承担电力系统调
峰任务， 主要由取水口、引水暗渠、沉沙池、隧
洞、前池、压力管道、发电厂房、升压站、尾水渠
等建筑物组成。
电站装设４ 台（２ × ２１.５ MW＋ ２ × １０ MW）混流
式水轮发电机组， 水头范围为１４３.６ ～ １４９.１４ m ，
总装机容量为６３ MW ，枯水期平均出力为５.４ MW ，
多年平均年发电量为２.０６７ 亿kW· h ， 年利用小时
数为３ ２８１ h 。
１.２ 机组主要参数
机组主要参数如下所示（见表１） 。
表1 机组主要参数
２１.５ MW机组 １０ MW机组 水轮机型号 HLY１４６ — LJ — ２００ HLY１４６ — LJ — １５０ 额定水头／m １４５.５ １４５.５ 额定转速／（r·min－ １ ） ３７５ ５００ 吸出高度／m － ０.８ － ０.８ 额定流量／（m３·s － １ ） １６.６ ７.７３ 水轮发电机型号 SF２１.５ — １６／４０００ SF１０ — １２／３４００ 单台机组冷却水
用量／（m３·h － １ ）
１８０ １４０ １.３ 气象
年平均气温８ ℃ ， 极端最高气温４０.７ ℃ ， 极
端最低气温－ ３３.７ ℃ ， 多年平均水温６ ℃ 。历年
最高水温２０ ℃ ， 历年最低水温０ ℃ 。
１.４ 泥沙特性
根据河道１９５９ — １９８７ 年实测泥沙资料分析
（见表２ 、表３ ） ，计算悬移质年均含沙量
０.９８ kg／m３ ，多年平均输沙量７７.６２ 万t ； 其汛期平
均含沙量１.５４ kg／m３ 。
表2 天然河道多年平均输沙量统计
项目 １ 月 ２ 月 ３ 月 ４ 月 ５ 月 ６ 月 ７ 月 含沙量
／（kg·m － ３）
０.０６７ ０.００４ ０.００３ ０.０１９ ０.５１ １.１７ １.５４ 输沙量
／万t ０.１１ ０.０１ ０.００ ０.０２ １.２４ １１.３７ ２６.１０ 百分比／％ ０.１７ ０.０１ ０.０１ ０.０３ １.９４ １７.７９ ４０.８５ 项目 ８ 月 ９ 月 １０ 月 １１ 月 １２ 月 年值 含沙量
／（kg·m － ３）
１.５４ ０.１８ ０.００６ ０.００５ ０.００４ ０.９８ 输沙量
／万t ２３.７１ １.２９ ０.０２ ０.０１ ０.０１ ６３.９０ 百分比／％ ３７.１１ ２.０２ ０.０３ ０.０２ ０.０１ １００.００ 表3 天然河道悬移质泥沙颗粒级配
项 目数 据
粒径／mm ０.５ ～ １ ０.２５ ～ ０.５ ０.０７５ ～ ０.２５ ０ ～ ０.０７５ 含量／％ ０.３ ２０.８ ７７ １.９ 2 机组技术供水系统设计
２.１ 机组技术供水方式的确定
根据《水力发电厂水力机械辅助设备系统设计
技术规定》（DL／T ５０６６ — ２０１０） 第４.１.８ 节， 水头
（压） 在６０ ～ １８０ m 时， 宜采用自流减压方式。本
电站天然河道汛期泥沙含量较高， 泥沙对机组各部
冷却器会产生磨损和堵塞， 故无法完全采用自流减
压方式； 且自流减压供水相对水泵供水年减少发电
量约５０ 万kW·h 。经综合分析， 电站技术供水方式
· ４２ ·
规划设计 SMALL HYDRO POWER ２０１８ No.1 ， Total No.199
万方数据
采用循环供水和自流减压混合供水。汛期采用循环
供水， 非汛期采用循环供水为主、自流减压为辅。
２.２ 循环冷却供水系统
机组循环冷却供水系统由水轮发电机组各部冷
却器（上导推力、下导、水导、空冷） 、循环水池、
循环水泵、循环冷却器、循环水管路、控制阀门及
监控表计等组成。
（１） 循环冷却供水系统参数设定
根据主机厂提供的机组用水量参数， 考虑循环
水的损失和蒸发量， 单台循环冷却器设计流量大机
２００ m３ ／s （小机１５０ m３ ／s） ； 机组各冷却器进水温度
按２５ ℃ 设计； 循环冷却器设计压力１.０ MPa ， 试验
压力１.５ MPa ； 机组冷却水进口压力０.２ ～ ０.５ MPa 。
循环冷却器水头损失８ m ， 本体材料采用３０４ 不锈
钢； 进出口管径大机DN２００ m （小机DN１５０ m） 。
（２） 循环水池有效容积计算
根据４ 台机组布置方式， 循环水池设置在主厂
房下游尾水平台下部， 设置２ 个独立的循环水池
（１ 台大机和１ 台小机共用１ 个水池） ， 长５.５ m ×
宽６.２５ m × 高４.２５ m 。循环水池有效容积为补水
水位至正常水位之间的容积， 一般大于机组各部冷
却水总用量的２０％ 。循环水池设置补水、正常、
报警３ 个节点控制， 并配置补水管、溢流管、排空
管、通风孔、液位信号和水温测量装置。
（３） 循环水泵的选择
为了增加循环供水的可靠性， 采用单元供水方
式， 每台机对应２ 台循环水泵（一用一备， 相互切
换） ， 采用长轴深井泵。２１.５ MW机组循环水泵参
数Q ＝ ２２０ m３ ／h ，H ＝ ５４ m ， N ＝ ４５ kW ；１０ MW 机组
循环水泵参数Q ＝ １６０ m３ ／h ，H ＝ ５７.５ m ， N ＝ ３７
kW ； 水泵参数满足循环冷却器流量和压力的要求。
（４） 设备布置
根据厂房水工的布置情况， 循环水泵布置在主
厂房下游尾水平台下部水泵室。循环冷却器布置在
２ 台机尾水管出口之间尾水闸墩突出的混凝土板
上， 混凝土板上预留钢板， 用以固定循环冷却器基
础。为防止电站全部机组在冬季停机状况下尾水表
面结冰， 造成循环冷却器冻裂， 循环冷却器顶部应
低于尾水反坡顶部底板１ m 以下； 循环冷却器进出
管口布置在本体左右两侧。为避免泥沙对循环冷却
器散热的影响， 冷却器散热管设计为竖排式； 同时
考虑由于泥沙附着的影响， 将冷却器散热量计算中
热阻系数加大。循环冷却器所有可拆卸的联接件及
基础螺栓均采用不锈钢加工制造。
3 运行中注意的事项
３.１ 循环水池维护
循环水池首次充水时， 必须清除建筑垃圾， 并
进行清洗， 保证循环水的水质。运行一定时间， 循
环水池会产生泥沙、水生物、水质发臭等现象， 应
对水池定期进行排空清洗。
３.２ 与自流减压系统的切换
当循环系统故障检修和定期维护时， 为保证机
组正常发电运行， 机组技术供水由循环系统切换至
自流减压系统。运行和检修规程中应严格规定机组
技术供排水管路阀门的切换操作， 并悬挂“禁止操
作” 的标示牌， 防止循环水池出现淹没事故。
３.３ 循环冷却器放空
当循环冷却器需要放空时， 关闭循环冷却器进
出口阀门， 打开防冰运行管上的阀门， 通过接电站
压缩空气管道向系统内通压缩空气， 把循环冷却器
中的循环水压到循环水池中， 排空循环冷却器。
３.４ 补水水源及水质要求
循环水补水取自河道边的地下渗漏井井水， 定
期对水质进行检测， 保证pH 值在６.５ ～ ８.５ 范
围内。
4 结 语
从实际运行效果来看， 循环供水技术解决了多
泥沙对机组技术供水系统的影响， 提高了电站的发
电量， 保证了电站安全稳定运行。
参考文献：
［１］ 陶建民 ．黄河多泥沙水电站技术供水防於设计［J］ ．西 北水电，２００８（３） ：４０ ４４ ．
［２］ 任海红．土卡河水电站技术供水系统工程设计［J］ ．云
南水力发电，２００６ ，２２（６） ：６６ ６８ ．
［３］ 张秉成．闭式循环冷却器在小峡水电站技术供水系统
中的应用［J］ ．青海水力发电，２００６ ，（１） ：６７ ６８ ．
［４］ 孙诗杰，胡 平．循环冷却技术供水在金华水电站的
应用［J］ ．四川水力发电，２０００ ，１９（１） ：５４ ５６ ．
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责任编辑 吴 昊
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