水力發(fā)電廠供水系統(tǒng)增設(shè)高壓電磁流量計(jì)的技術(shù)改造方案

摘要：技術(shù)供水系統(tǒng)是水電廠輔助設(shè)備中*基本的系統(tǒng)之一。水電廠技術(shù)供水系統(tǒng)包括技術(shù)供水、消防供水和生活供水。為準(zhǔn)確監(jiān)視機(jī)組技術(shù)供水水管流量，提高機(jī)組安全運(yùn)行指標(biāo)，大化電廠結(jié)合技術(shù)供水現(xiàn)況，研究決定進(jìn)行技術(shù)改造 , 增設(shè)帶現(xiàn)場(chǎng)顯示的高壓電磁流量計(jì)，解決技術(shù)供水水管流量實(shí)時(shí)監(jiān)視問題，便于運(yùn)行人員及時(shí)掌握機(jī)組技術(shù)供水情況及日常巡回檢查。經(jīng)過改造 , 達(dá)到了預(yù)期目的。
1 概述
大化水力發(fā)電總廠位于紅水河中游，是紅水河流域 10 個(gè)梯級(jí)電站中的*六級(jí)，下轄大化電廠和百龍灘電廠，總裝機(jī)容量為 758MW。大化電廠一期工程在右岸，共有 4 臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)組，二期工程在左岸，1 臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量 566MW，設(shè)計(jì)多年平均發(fā)電量為 28.63 億 kW.h。1998 年起用 4 年時(shí)間進(jìn)行增容改造，改造后總裝機(jī)容量為4×11.4 萬(wàn)千瓦，二期工程于 2007 年 7 月 26 日正式開工建設(shè)，在原大壩左岸增加了 1 臺(tái) 11 萬(wàn)千瓦的機(jī)組 , 2009 年 6 月底投產(chǎn)發(fā)電。
2、右岸技術(shù)供水情況
大化電廠技術(shù)供水包括右岸和左岸供水，本文以右岸 3 號(hào)機(jī)技術(shù)供水系統(tǒng)增設(shè)帶現(xiàn)場(chǎng)顯示高壓電磁流量計(jì)技術(shù)改造方案為例進(jìn)行分析說(shuō)明。右岸技術(shù)供水系統(tǒng)（見圖 1）由各機(jī)組單元蝸殼取水主水源、濾水器、主供水泵、正反向切換閥（3202 閥與 3204 閥開為反向取水，3203 閥與 3205閥開為正向取水，運(yùn)行時(shí)只開其中一種）、備用水源、備用濾水器、備用供水泵和備用總水管構(gòu)成一個(gè)整體，并通過 0211 閥與廠房消防水系統(tǒng)相連接，可通過主水源自流供水、主水源水泵增壓供水、備用水源自流供水、備用水源水泵增壓供水等不同供水方式向機(jī)組推力軸承冷卻器和發(fā)導(dǎo)軸承冷卻器、水導(dǎo)軸承冷卻器、發(fā)電機(jī)空氣冷卻器提供冷卻水源。機(jī)組技術(shù)供水正常運(yùn)行采用單元蝸殼取水的供水方式運(yùn)行，以備用水源供水為輔。機(jī)組主軸密封用水分別取自生活供水水源和技術(shù)供水備用總管水源，向機(jī)組大軸提供可調(diào)水壓端面密封水源。在現(xiàn)場(chǎng)配置一個(gè)技術(shù)供水現(xiàn)地單元柜，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)組技術(shù)供水系統(tǒng)設(shè)備自動(dòng)控制、故障保護(hù)及報(bào)警。柜內(nèi)配置可編程 PLC 控制系統(tǒng)，電控柜對(duì)主供增壓泵、3202 至 3208 電動(dòng)碟閥進(jìn)行流程控制。

由技術(shù)供水現(xiàn)地單元觸摸屏或監(jiān)控上位機(jī)進(jìn)行開、關(guān)閥操作。機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，技術(shù)供水現(xiàn)地單元柜控制把手應(yīng)置于“遠(yuǎn)控”方式運(yùn)行，由監(jiān)控上位機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，把手置于“現(xiàn)地”方式，由技術(shù)供水現(xiàn)地單元柜觸摸屏進(jìn)行操作。設(shè)定機(jī)組停機(jī) 10 分鐘后自動(dòng)關(guān)閉技術(shù)供水，該功能由開停機(jī)啟停技術(shù)供水壓板控制。自流供水時(shí)，濾過器前壓力小于 0.25MPa，應(yīng)清掃蝸殼取水口；水泵供水時(shí)，濾過器前壓力小于 0.20MPa，應(yīng)改用備用供水，進(jìn)行蝸殼取水口的清掃。機(jī)組檢修恢復(fù)前，技術(shù)供水系統(tǒng)必須進(jìn)行耐壓試驗(yàn) , 合格后方可投入運(yùn)行。耐壓參數(shù)：P=0.3MPa，t=30 分鐘。
3、技術(shù)供水改造原因
機(jī)組自動(dòng)開機(jī)時(shí)，會(huì)自動(dòng)下發(fā)指令開啟技術(shù)供水，機(jī)組冷卻水中斷信號(hào)作為開機(jī)條件之一，其中冷卻水中斷信號(hào)包括推力冷卻水中斷及水導(dǎo)冷卻水中斷。大化電廠是水庫(kù)無(wú)調(diào)節(jié)的水電廠，水位落差變化快，而原大化電廠右岸技術(shù)供水示流器無(wú)流量顯示，無(wú)法監(jiān)視到供水水管流量大小，對(duì)開機(jī)及監(jiān)視機(jī)組安全運(yùn)行非常不利，影響機(jī)組備用可靠性，對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)緊急斷面調(diào)峰調(diào)頻有惡劣影響。為了方便運(yùn)行人員掌握機(jī)組技術(shù)供水實(shí)時(shí)情況 , 確保機(jī)組正常開啟及安全穩(wěn)定運(yùn)行，研究決定增設(shè)帶現(xiàn)場(chǎng)顯示的高壓電磁流量計(jì)。
4、改造方案及實(shí)施
技術(shù)供水系統(tǒng)設(shè)有主、備用水源。主水源是蝸殼取水，作為機(jī)組技術(shù)供水的主用水源。備用水源有兩個(gè)，一個(gè)是設(shè)在 1 號(hào)機(jī)段的壩前取水，取水口高程為 145m，另一個(gè)是同 4 號(hào)機(jī)組蝸殼取水共用取水口的蝸殼備用取水。兩路備用水源均接到備用總水管，并通過 X207 閥分別與各臺(tái)機(jī)組的技術(shù)供水系統(tǒng)相連通（見圖 2）。

4.1、改造原則
本次改造采用寶得 burkert8045 型高壓電磁流量計(jì) , 是集溫度、壓力、流量傳感器和智能流量積算儀于一體的新一代高精度、高可靠性的精密計(jì)量?jī)x表。一體式高壓電磁流量計(jì)包括一個(gè)流量傳感器和一個(gè)帶顯示器的發(fā)送器，外殼為 IP 65 防濺。具有與流量成正比的 4~20mA 標(biāo)準(zhǔn)輸出信號(hào)，電子線路故障時(shí)提供 22mA 的故障信號(hào)。
4.2、安裝說(shuō)明
現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)應(yīng)注意遠(yuǎn)離可能對(duì)其產(chǎn)生干擾的大型設(shè)備，防止長(zhǎng)期的熱輻射和其他如磁場(chǎng)直射等環(huán)境影響。為確保高測(cè)量精度和較好的零點(diǎn)穩(wěn)定性，進(jìn)行校正前，高壓電磁流量計(jì)應(yīng)裝入工藝介質(zhì)中至少 24 小時(shí)電*鈍化。安裝的管路設(shè)計(jì)應(yīng)確保管道始終充滿流體，防止測(cè)量誤差，管路設(shè)計(jì)圖見圖 3。

垂直安裝時(shí)確保流向由下而上，如圖 4 中箭頭所示，應(yīng)與管道水平中心線成 45 度角安裝高壓電磁流量計(jì)。
測(cè)量流向取決于高壓電磁流量計(jì)的安裝方位，將高壓電磁流量計(jì)在接頭上旋轉(zhuǎn) 180 度即可反向。正流向時(shí)，高壓電磁流量計(jì)的突耳應(yīng)在上游方向。流量顯示總是正的，而累加器可以根據(jù)流向增加或者減少。安裝中確認(rèn)管路設(shè)計(jì)不允許在介質(zhì)中產(chǎn)生氣泡或空腔，否則將引起測(cè)量誤差（見圖 5）。
4.3、安裝位置
右岸廠房 3 號(hào)機(jī)推力冷卻供水管安裝 3 組高壓電磁流量計(jì)，分別位于 3 號(hào)機(jī)推力冷卻器正向供水（反向排水）3259 閥、3 號(hào)機(jī)推力冷卻器正向供水（反向排水）3263 閥、3 號(hào)機(jī)推力冷卻器正向供水（反向排水）3267 閥后；發(fā)導(dǎo)冷卻供水管安裝 2 組高壓電磁流量計(jì)，位于 3 號(hào)機(jī)發(fā)導(dǎo)冷卻器正向供水（反向排水）3271 閥、3 號(hào)機(jī)發(fā)導(dǎo)冷卻器反向供水（正向排水）3270 閥門后； 水導(dǎo)冷卻供水管安裝 1 組高壓電磁流量計(jì), 位于 3 號(hào)機(jī)水導(dǎo)正向供水（反向排水）3217 閥門后，高壓電磁流量計(jì)安裝位置要保證上游直管長(zhǎng)度為 10DN，下游直管長(zhǎng)度 5DN（見圖 6）。安裝在推力冷卻供水管的 3 組高壓電磁流量計(jì)和水導(dǎo)冷卻供水管 1 組高壓電磁流量計(jì)取代原有的示流器。

請(qǐng)確認(rèn)管路設(shè)計(jì)不允許在介質(zhì)中產(chǎn)生氣泡或空腔，否則將引起測(cè)量誤差。

推力冷卻水高壓電磁流量計(jì)：3 個(gè)高壓電磁流量計(jì)開關(guān)量和 3 個(gè)原示流器開關(guān)量串接，送至監(jiān)控系統(tǒng)作為機(jī)組開機(jī)條件判斷依據(jù)。發(fā)導(dǎo)冷卻水高壓電磁流量計(jì)：2 個(gè)高壓電磁流量計(jì)開關(guān)量串接，送至監(jiān)控系統(tǒng)，作為機(jī)組開機(jī)條件判斷依據(jù)；
水導(dǎo)冷卻水高壓電磁流量計(jì)：1 個(gè)高壓電磁流量計(jì)開關(guān)量送至監(jiān)控系統(tǒng)，作為機(jī)組開機(jī)條件判斷依據(jù)；
以上均采用模擬量三線制接法，上送至監(jiān)控系統(tǒng)用于運(yùn)行人員監(jiān)視。
增加 3 號(hào)機(jī)發(fā)導(dǎo)冷卻水流量通斷測(cè)點(diǎn)作為機(jī)組開機(jī)條件中技術(shù)供水是否正常的判斷依據(jù)。
5、改造效果
5.1 技改后通過監(jiān)控上位機(jī)
畫面可以實(shí)時(shí)監(jiān)控推力、水導(dǎo)、發(fā)導(dǎo)流量，當(dāng)水流量過低時(shí)發(fā)報(bào)警信號(hào)到監(jiān)控上位機(jī)，掌握水流量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。帶現(xiàn)場(chǎng)顯示高壓電磁流量計(jì)無(wú)機(jī)械可動(dòng)部件，穩(wěn)定可靠，壽命長(zhǎng)，在安裝正確的條件下傳感器是免維護(hù)的，長(zhǎng)期運(yùn)行無(wú)須特殊維護(hù) , 維護(hù)成本低。
5.2 實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化，如在使用過程中傳感器被污染或阻塞可用水或其他與 PVDF 和SS316L 相容的清洗劑清洗。建議在清洗電*后 24小時(shí)或流體改變后進(jìn)行零點(diǎn)校正。
5.3 日常的計(jì)量過程不需人工值守，測(cè)量信號(hào)既可就地顯示，也可按需遠(yuǎn)傳。流量測(cè)量范圍較寬 , 可在孔板和渦街流量計(jì)無(wú)法涉足的部分小流量區(qū)域進(jìn)行有效工作，體積小、重量輕，離線標(biāo)定較為方便，工藝安裝條件不苛刻，儀表上、下游直管段可較孔板和渦街流量計(jì)大大縮短。
5.4 具有優(yōu)異的量程比，在低流速或流量變化幅度較大的流域具有良好的適用性。
5.5 技術(shù)供水改造后 , 機(jī)組因技術(shù)供水流量中斷引起的開機(jī)不成功率降低，減少了因供水流量低對(duì)機(jī)組各軸承冷卻的影響，運(yùn)行可靠，對(duì)機(jī)組安全運(yùn)行提供一定的保障。
6、結(jié)語(yǔ)
本次技改解決了原大化電廠技術(shù)供水示流器無(wú)流量顯示、無(wú)法監(jiān)視到供水水管流量大小、無(wú)法調(diào)整低流量報(bào)警定值功能難題。便于運(yùn)行人員巡回監(jiān)視，免于維護(hù)，提高效益，確保機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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