水電站水系統(tǒng)

1、水電站水系統(tǒng)技術(shù)供水系統(tǒng)一 技術(shù)供水的作用及要求1. 技術(shù)供水的作用水電站的供水包括：技術(shù)供水、消防供水和生活供水。本節(jié)主要討論技術(shù)供水。 技術(shù)供水又稱生產(chǎn)供水，其主要作用是對運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行冷卻，有時也用來進(jìn)行潤滑（如主軸密封潤滑用水、水輪機(jī)橡膠瓦導(dǎo)軸承）及水壓操作（如射流泵、高水頭電站用的主閥）。需要技術(shù)供水進(jìn)行冷卻的設(shè)備有以下幾個方面：（1）發(fā)電機(jī)的冷卻發(fā)電機(jī)空氣冷卻器。發(fā)電機(jī)運(yùn)行時將產(chǎn)生電磁損失及機(jī)械損失，這些損耗會轉(zhuǎn)化為熱量。這些熱量如不及時散發(fā)出去，不但會降低發(fā)電機(jī)的效率和出力，而且還會因局部過熱破壞線圈絕緣，影響使用壽命，甚至引起事故。因此，運(yùn)轉(zhuǎn)中的發(fā)電機(jī)必須加以冷卻。水輪發(fā)電機(jī)大多

2、采用空氣作為冷卻介質(zhì)，用流動的空氣帶走發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的熱量。除小型發(fā)電機(jī)可采用開敞式或管道式通風(fēng)外，大中型發(fā)電機(jī)普遍采用密閉式通風(fēng)，即發(fā)電機(jī)周圍被封閉著一定體積的空氣，利用發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上裝設(shè)的風(fēng)扇（有的不帶風(fēng)扇，利用輪輻的風(fēng)扇作用），強(qiáng)迫空氣通過轉(zhuǎn)子線圈，再經(jīng)定子的通風(fēng)溝排出。吸收了熱量的熱空氣再經(jīng)設(shè)置在發(fā)電機(jī)定子外圍的空氣冷卻器，將熱量傳給冷卻器中的冷卻水并帶走，然后冷空氣又重新進(jìn)入發(fā)電機(jī)內(nèi)循環(huán)工作。空氣冷卻器的冷卻效果對發(fā)電機(jī)的出力及效率有很大影響：當(dāng)進(jìn)風(fēng)溫度為35時，發(fā)電機(jī)允許發(fā)出額定出力；當(dāng)進(jìn)風(fēng)溫度較低時，發(fā)電機(jī)的效率較高，允許出力可提高；當(dāng)進(jìn)風(fēng)溫度升高時發(fā)電機(jī)的效率顯著下降，允許出力降低。

3、（2）發(fā)電機(jī)推力軸承及導(dǎo)軸承油的冷卻油冷卻器。機(jī)組運(yùn)行時軸承處產(chǎn)生的機(jī)械摩擦損失，以熱能形式聚積在軸承中。由于軸承是浸在透平油中的，油溫高將影響軸承壽命及機(jī)組安全，并加速油的劣化。因此，應(yīng)將油加以冷卻并帶走熱量。軸承油槽內(nèi)油的冷卻方式有兩種：一種是內(nèi)部冷卻，即將冷卻器浸在油槽內(nèi)；另一種是外部冷卻，即將潤滑油用油泵抽到外面的專用油槽內(nèi)，再利用冷卻器進(jìn)行冷卻。無論哪種方式，都要通過冷卻器的冷卻水將熱量帶走。還有的將冷卻水直接通入導(dǎo)軸承瓦背進(jìn)行冷卻，這樣可以提高冷卻效果，但制造及安裝質(zhì)量要求比較嚴(yán)格。（3）水冷式變壓器油的冷卻。由于水冷卻器具有良好的冷卻效果和較低的運(yùn)行成本，所以容量較大的變壓器通常

4、用內(nèi)部水冷卻和外部水冷卻的冷卻方式。內(nèi)部水冷式變壓器，其冷卻器裝在變壓器的絕緣油箱內(nèi)，而外部水冷式（即強(qiáng)迫油循環(huán)水冷式），是利用油泵將變壓器油箱內(nèi)的油送至特殊的且浸入冷卻水中的油冷卻器進(jìn)行冷卻，這種方式提高了散熱能力，使變壓器尺寸縮小，便于布置。為防止冷卻水進(jìn)入變壓器油中，應(yīng)使冷卻器中的油壓大于水壓0.150.7MPa。（4）水冷式空壓機(jī)的冷卻。空氣被壓縮時，將產(chǎn)生大量的熱。為了降低氣溫，提高效率，防止氣缸內(nèi)活塞產(chǎn)生積炭及潤滑油分解，通常在氣缸體及氣缸蓋周圍包上水套，通入冷卻水以帶走熱量。在兩級或多級壓縮時，空氣經(jīng)第一級壓縮后，要用中間冷卻器進(jìn)行冷卻，然后再進(jìn)人第二級氣缸做第二次壓縮。（5）其

5、它冷卻。如油壓裝置回油箱、貫流式機(jī)組頂起油箱等有時也設(shè)置冷卻器，以帶走回油在工作中因磨擦阻力而產(chǎn)生的熱量；有些變壓器直接以水淋的方式散熱等。 有的水輪機(jī)導(dǎo)軸承采用橡膠軸瓦，需要用清潔水來潤滑。此外，集水井深井泵的導(dǎo)軸承也是橡膠軸瓦的，同樣需要清潔水潤滑。 水頭較高的電站，有的用高壓水來操作主閥及其它液壓閥，這樣可以節(jié)省油壓設(shè)備或使油系統(tǒng)簡化（應(yīng)注意工作部件的防銹防蝕問題）。此外，射流泵的工作也是靠技術(shù)供水來傳遞能量的。除上述各項外，水輪機(jī)主軸工作密封普遍用水壓起作用。2. 用水設(shè)備對技術(shù)供水的要求各種用水設(shè)備對供水的水量、水壓、水質(zhì)、水溫均有一定的要求，其總的原則是：水量足夠、水壓合適、水質(zhì)良

6、好、水溫適宜。現(xiàn)分述如下：圖1 水輪發(fā)電機(jī)容量與總冷卻水量關(guān)系曲線（1）水量。用水設(shè)備對供水水量的要求，一般由設(shè)計院經(jīng)設(shè)計計算后提出。 根據(jù)我國已運(yùn)行的大中型水電站機(jī)電設(shè)備用水情況分析，水量分配比例大致為：發(fā)電機(jī)空氣冷卻器為70，推力與導(dǎo)軸承的油冷卻器為10，水輪機(jī)導(dǎo)軸承（水潤滑）為5，水冷式變壓器為6，其余用水設(shè)備：1。所以，發(fā)電機(jī)的用水對電站技術(shù)供水系統(tǒng)的規(guī)模起著決定性的作用。因此，常用發(fā)電機(jī)的用水量來代替總用水量。粗略估算時，可由圖1查取。對于不設(shè)發(fā)電機(jī)空氣冷卻器的小型機(jī)組水電站，其用水量最大的設(shè)備是機(jī)組推力軸承油箱中的油冷卻器，由此可見，水電站發(fā)電機(jī)的用水對技術(shù)供水系統(tǒng)的規(guī)模起著決定性

7、的作用。 （2）水壓。進(jìn)入機(jī)組軸承冷卻器的冷卻水，應(yīng)有一定的水壓，以保持必要的流速和所需的流量。機(jī)組各軸承冷卻器進(jìn)口水壓受強(qiáng)度限制，一般不超過0.25MPa，如有特殊需要，可提高水壓。在滿足冷卻器水量的前提下，進(jìn)口水壓的下限取決于冷卻器內(nèi)部壓降及排水管路水頭損失。水冷式變壓器如果發(fā)生水管破裂（內(nèi)部冷卻）或熱交換器破裂（強(qiáng)迫油循環(huán)外部冷卻），就會使油水滲合，危及變壓器安全運(yùn)行。因此，對水壓要求較嚴(yán)。通常，制造廠要求冷卻器進(jìn)口處水壓不超過0.05MPa，油壓必須大于水壓0.08MPa。這樣，冷卻水管破裂時，只能使油進(jìn)入水中，而水不能進(jìn)入油內(nèi)。水冷式空壓機(jī)的供水水壓一般為0.150.3MPa。（3）

8、對水質(zhì)的要求。水電站用水設(shè)備對水質(zhì)有一定要求。水電站的技術(shù)供水，不論是取自河水或是地下水，對水質(zhì)的要求可按以下標(biāo)準(zhǔn)掌握：要求水中不含懸浮物（如雜草、碎木等），以免堵塞冷卻器等設(shè)備。泥沙含量應(yīng)盡量少。為避免形成水垢，冷卻水應(yīng)是軟水（水的硬度是指溶解在水中的鈣鹽與鎂鹽含量的多少，鈣鎂離子的總合相當(dāng)于10毫克氯化鈣稱之為1“度”，8度以下為軟水，816度為中水，16度以上為硬水，30度以上為極硬水）。硬度大的水易形成水垢和析出物易腐蝕金屬，降低傳熱性能和水管的過水能力并難以清除。為了防止管道與用水設(shè)備的腐蝕，要求水的酸堿度值為中性（=7），水的過大或過小都會腐蝕金屬，產(chǎn)生沉淀物堵塞管道。大多數(shù)的天然

9、水的值為78。水中力求不含有機(jī)物、水生物及微生物。水中應(yīng)不含油分。總之，應(yīng)以管道的腐蝕、結(jié)垢和堵塞等來檢查水質(zhì)。此外，水導(dǎo)軸承密封潤滑水的水質(zhì)要求為：含沙量及懸浮物必須控制在0.lg/L以下，泥沙粒徑應(yīng)小于0.0lmm；潤滑水中不允許含有油脂及其它對軸承和主軸有腐蝕性的雜質(zhì)。（4）水溫。供水水溫是供水系統(tǒng)設(shè)計中的一個重要條件，一般按夏季經(jīng)常出現(xiàn)的最高水溫考慮。水溫與水源、取水深度及當(dāng)?shù)貧鉁氐纫蛩赜嘘P(guān)。制造廠通常以25（進(jìn)水溫度）作為設(shè)計依據(jù)。水溫超過25的地區(qū)，制造廠需另設(shè)計特殊的冷卻器。水溫對冷卻器的影響很大，由于進(jìn)水溫度增高，冷卻器金屬的消耗增加。冷卻水溫過低也是不適宜的，這會使冷卻器黃銅

10、管外凝結(jié)水珠。一般要求進(jìn)口處水溫不低于4，冷卻器進(jìn)出口水的溫差不能太大，一般要求保持24，避免沿管長方向因溫度變化太大而造成裂縫。二 技術(shù)供水的水源及供水方式 1. 水源選擇的原則技術(shù)供水水源的選擇非常重要，在技術(shù)上必須考慮水電站的型式、機(jī)組設(shè)備的布置、電站的水頭等因素；滿足用水設(shè)備所需的水量、水壓、水質(zhì)和水溫的要求，力求取水可靠、水量充足、水溫適宜、水質(zhì)符合要求，以保證機(jī)組安全運(yùn)行，整個供水系統(tǒng)管路簡單且操作維護(hù)方便；在經(jīng)濟(jì)上還必須考慮投資和運(yùn)行費(fèi)用最省。如果選擇不當(dāng),不僅可能增加投資，還可能給電站以后的運(yùn)行和維護(hù)增加困難。因此，應(yīng)根據(jù)電站具體情況，進(jìn)行詳細(xì)的分析論證，從所有可能的方案中，選

11、出技術(shù)先進(jìn)，運(yùn)行維護(hù)方便可靠、經(jīng)濟(jì)合理的方案。技術(shù)供水系統(tǒng)除主水源外，還應(yīng)有可靠的備用水源，防止因供水中斷而停機(jī)。對水輪機(jī)導(dǎo)軸承的潤滑水和推力瓦的冷卻水，要求備用水能自動投入，否則，若供水稍有中斷，軸瓦就有被燒毀的可能。一般情況下，均采用水電站所在的河流（電站上游水庫或下游尾水）作為供水系統(tǒng)的主水源和備用水源，只有在河水不能滿足用水設(shè)備的要求時，才考慮其它水源（例如地下水源）作為主水源、補(bǔ)充水源或備用水源。2. 水源種類一般可作為技術(shù)供水水源的有：河流水源和地下水源。河流水源又可分為上游水庫和下游尾水。（1）上游水庫作水源。上游水庫，是一個豐富的水源。從水質(zhì)方面看，水庫調(diào)節(jié)容量越大，水就越深。

12、水中除含有一些懸浮的落枝、飄草等需要進(jìn)水口攔污柵和管路中濾水器加以清除的雜質(zhì)外，平時泥沙含量不多，不致于阻塞部件；從水溫方面著，上游水庫的底層水溫比自然徑流或低壩淺庫的水溫要低，有利于提高冷卻效果。取水位置有以下幾種：壓力鋼管取水或蝸殼取水，如圖2。此種取水位置的優(yōu)點是引水管道短，投資較省，管道閥門等可以集中布置，便于操作。壓力鋼管取水一般是從進(jìn)水閥（如有的話）的前面取水。取水口的位置最好布置在鋼管或蝸殼斷面的兩側(cè)，一般在45方向上，避免布置在底部和頂部，因為取水口布置在頂部易被懸浮物堵塞，如布置在底部又容易積存泥沙。壩前取水，如圖3。直接從壩前取水的優(yōu)點是：取水口可以設(shè)置數(shù)個，裝設(shè)在不同的高

13、程上，隨著上游水位的變化，可以選擇合適的水溫及水質(zhì)（含砂量和雜質(zhì)少）；某個引水口遭到堵塞或損壞時，不致影響技術(shù)供水；在機(jī)組及供水系統(tǒng)檢修情況下，供水仍不中斷，供水可靠性較高；當(dāng)河流水質(zhì)較差時，便于布置水處理設(shè)備。其缺點是引水管道長，特別當(dāng)電站進(jìn)水口距廠房較遠(yuǎn)時此缺點尤其突出。所以這種取水方式一般在河床式、壩內(nèi)式和壩后式電站用得較多。由于壩前取水方式水源可靠，常用它作為備用水源。為了防止水庫懸浮物進(jìn)入管道以及便于取水口的選擇使用，一般壩前取水口處均裝設(shè)攔污柵和小型閘門。 圖2壓力鋼管和蝸殼取水 圖3 壩前取水1-壓力鋼管（或蝸殼）；2-取水口；3-濾水器 1-上游水庫；2-取水口；3-取水口閥門

14、；4-濾水器（2）下游尾水作水源。如果上游水庫形成的水頭過高或過低，常用下游尾水作水源，通過水泵將水送到用水部件。自下游尾水取水時，要注意取水口不要設(shè)置在機(jī)組冷卻水排水口附近，以免取水的水溫過高，影響機(jī)組冷卻效果。同時應(yīng)注意機(jī)組尾水沖起的泥沙及引起的水壓脈動，以及下游水位因機(jī)組負(fù)荷變化而升降等情況給水泵運(yùn)行帶來的影響。從尾水取水作為主水源或備用水源時，要考慮在電站安裝或檢修后，首次投入運(yùn)行時供機(jī)組起動的用水。尾水管內(nèi)或尾水管出口附近，由于水輪機(jī)補(bǔ)氣使水中含有氣泡，這些氣泡帶入冷卻器中影響冷卻效果，必須設(shè)置除氣設(shè)施。（3）地下水源。為了取得經(jīng)濟(jì)、可靠和較高質(zhì)量的清潔水，以滿足技術(shù)供水特別是水輪機(jī)

15、導(dǎo)軸承潤滑用水的要求，電站附近有地下水源時，可考慮加以利用。地下水源一般比較清潔，水質(zhì)較好，某些地下水源還具有較高的水壓力，有時可能獲得經(jīng)濟(jì)實用的水源。為了獲得這種水源，在電站勘測初期需提出任務(wù)，要求勘測部門詳細(xì)了解該地區(qū)地下水分布情況，如地下水流量、水質(zhì)、水量、水溫、靜水位及動水位等的數(shù)據(jù)及變化情況。若地下水水壓不足，可通過水泵抽水增壓，以滿足技術(shù)供水的需要。總之，水源的選擇是決定供水系統(tǒng)是否經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠的關(guān)鍵。在選擇水源時必須全面考慮，根據(jù)電站具體條件進(jìn)行詳細(xì)的分析論證。3. 供水方式水電站技術(shù)供水方式因電站水頭范圍等不同而不同，常用的供水方式有：自流供水、水泵供水、混合供水和其它供

16、水方式。本站為自流供水方式。（1）自流供水。水頭在1540m的電站，當(dāng)水溫、水質(zhì)符合要求時，一般采用自流供水。水壓由水電站的自然水頭來保證。這種方式簡單可靠，操作方便，易于維護(hù)。水頭大于40m的電站采用自流供水時，為了保證各冷卻器進(jìn)口水壓符合制造廠的規(guī)定，應(yīng)通過減壓裝置減壓。削減掉一部分多余水壓，實際上是能量的浪費(fèi)。當(dāng)水頭大于80m時，由于減壓，過多地增加了水能的損耗，這就需要把浪費(fèi)的水能和裝設(shè)水泵供水時耗用的電能及設(shè)備費(fèi)用等進(jìn)行比較，以確定經(jīng)濟(jì)合理的供水方式。（2）水泵供水。當(dāng)水電站水頭高于80m時，用自流供水方式已不經(jīng)濟(jì)，而當(dāng)水頭小于12m時，技術(shù)上又不可能用自流供水方式，此時通常采用水泵

17、供水方式。對低水頭電站取水口可設(shè)置在上游水庫或下游尾水，視其體情況而定；對于高水頭電站，一般均采用水泵從下游取水，如圖4。水泵供水系統(tǒng)由水泵來保證所需水壓和水量；水質(zhì)不良時，布置水處理設(shè)備也較容易。水泵供水的主要缺點是供水可靠性差，當(dāng)水泵動力中斷時供水也會中斷，此外設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用一般較大。（3）混合供水。水電站水頭為1220m,不宜采用單一供水方式時，一般設(shè)置混合供水系統(tǒng)，即自流供水和水泵供水的混合系統(tǒng)。當(dāng)水頭比較高時采用自流供水，水頭不足時采用水泵供水，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定操作分界水頭。因為水泵使用時間不多，可不設(shè)置備用水泵，主管道只設(shè)一條，這樣可以在不降低安全可靠性的條件下，減少設(shè)備投

18、資，簡化系統(tǒng)。也有一些混合供水的水電站，根據(jù)用水設(shè)備位置及水壓、水量要求的不同，采用一部分設(shè)備用水泵供水，另一部分設(shè)備用自流供水的方式。 圖4 水泵供水 圖5 射流泵供水1-下游尾水；2-取水口；3-供水泵； 1-上游水庫；2-供水總閥；3-射流泵； 4-單向閥；5-濾水器 4-下游尾水，5-至供水用戶（4）其他供水方式。除以上常用幾種供水方式外，一些電站根據(jù)本身的具體條件，采用一些其它的供水方式。射流泵供水，當(dāng)水電站水頭為80160m時，宜采用射流泵供水，由上游水庫取水作為高壓工作液流，在射流泵內(nèi)形成射流，抽吸下游尾水，兩股液流相互混合，形成一股壓力居中的混合液流，作為機(jī)組的技術(shù)供水，如圖5

19、。上游壓力水經(jīng)射流泵后，水壓減小，不需再進(jìn)行減壓，原減壓所消耗的能量被利用來抽吸下游尾水，增大了水量，供水量是上、下游取水量之和。射流泵供水是一種兼有自流供水和水泵供水特點的供水方式，它運(yùn)行可靠，維護(hù)簡單，設(shè)備和運(yùn)行費(fèi)用較低，無需動力電源，但運(yùn)行效率較低。頂蓋供水方式，對于中、高水頭的水電站可從水輪機(jī)頂蓋取水，利用轉(zhuǎn)輪密封漏水作為機(jī)組的技術(shù)供水。頂蓋取水方式的特點是間隙對漏水起到良好的減壓和過濾作用，保證了水質(zhì)清潔，水壓穩(wěn)定，對機(jī)組正常運(yùn)行未發(fā)現(xiàn)有不良影響；同時操作控制簡單，能隨機(jī)組啟、停而自動供、停水；能隨機(jī)組出力增減而自動增減供水流量。但當(dāng)機(jī)組作調(diào)相運(yùn)行時，需另有其他水源供水。由于電站所在

20、地區(qū)不同，具體條件不同，因而經(jīng)濟(jì)指標(biāo)也不一樣。因此，設(shè)計時供水方式的選用應(yīng)分析電站的具體情況，并進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。4. 設(shè)備配置方式供水系統(tǒng)的設(shè)備配置方式，根據(jù)機(jī)組的單機(jī)容量和電站的裝機(jī)臺數(shù)確定，一般有以下幾種類型：（1）集中供水。全電站所有機(jī)組的用水設(shè)備，都用一個或幾個公共取水設(shè)備取水，通過全電站公共的供水干管供給各機(jī)組用水。這種設(shè)備配置便于集中，運(yùn)行、維護(hù)比較方便，適用于中、小型水電站。（2）單元供水。全電站沒有公共的供水干管，每臺機(jī)組各自設(shè)置獨立的取、供水設(shè)備。這種設(shè)備配置方式適用于大中型機(jī)組，或水電站只裝機(jī)一臺的情況，其特點是：機(jī)組間互不干擾，可靠性高，容易實現(xiàn)自動化，便于運(yùn)行。

21、 （3）分組供水。機(jī)組臺數(shù)較多時，采用集中供水，管道過長可能造成供水不勻；或管道直徑過大給設(shè)備布置帶來困難。采用單元供水，設(shè)備數(shù)量又過多。此時，將機(jī)組分成若干組，每組構(gòu)成一個完整的供水系統(tǒng)。其特點是：既減少了設(shè)備，又方便了運(yùn)行。三 技術(shù)供水系統(tǒng)圖以上我們討論了水電站各供水對象對于水量、水壓、水溫和水質(zhì)的要求，各種可能采用的水源、供水方式和設(shè)備配置方式。由于各水電站的具體條件、特點、機(jī)組型式和供水要求不同，就產(chǎn)生了適于各個具體情況的各式各樣的技術(shù)供水系統(tǒng)圖。供水系統(tǒng)圖的優(yōu)劣應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠，操作維護(hù)方便簡單等條件來衡量。圖6為自流供水系統(tǒng)圖（圖中未示供水用戶部分）。該系統(tǒng)在每臺機(jī)的蝸殼或壓

22、力鋼管上取水，并且全廠聯(lián)接成一供水干管6，蝸殼或壓力鋼管上的取水口1按1.52臺機(jī)組的用水量設(shè)計，同時可作為另外機(jī)組技術(shù)供水的備用水源。取水口后裝有單向閥4，以免輸水系統(tǒng)故障時冷卻水倒流。此外，全廠設(shè)23個壩前取水口5作為總技術(shù)供水的備用水源和生活用水及消防用水水源。在洪水季節(jié)壩前取表層水，水中含沙量較??；夏季水溫較高時取深層水，提高冷卻效果。此種系統(tǒng)具有布置簡單，運(yùn)行可靠的優(yōu)點。大型水電站當(dāng)水頭適合，水質(zhì)條件好時，一般都采用這種系統(tǒng)。圖6中每臺機(jī)組均裝有供水總閥，以實現(xiàn)開機(jī)前自動投入供水，停機(jī)后自動切斷供水的操作。其他閥門的開度都調(diào)節(jié)好，開停機(jī)時一般不再進(jìn)行操作。供水總閥常采用電磁液壓閥或電

23、動閘閥等型式。圖6自流供水系統(tǒng)圖1-蝸殼或壓力鋼管取水口；2-壓縮空氣吹掃接頭；3-轉(zhuǎn)動式濾水器；4-單向閥；5-壩前取水口；6-供水干管；7-放氣閥；8-管道清洗時通向下游的排水管；9-機(jī)組供水電動總閥圖7為某電站采用的自流單元供水系統(tǒng)圖。主水源取自蝸殼，經(jīng)濾水器過濾后供機(jī)組冷卻、潤滑用水。壩前取水作為技術(shù)供水的備用水源。兩種水源之間設(shè)有聯(lián)絡(luò)管道及閥門。壩前取水不受機(jī)組安裝、停機(jī)檢修等的影響，因此與機(jī)組開停狀態(tài)無關(guān)的用水，如水冷式空壓機(jī)用水，消防、生活用水，都由該水源供水。圖7某電站自流單元供水系統(tǒng)圖1-濾水器；2-消防栓；3-推力、上導(dǎo)冷卻器；4-消防環(huán)管；5-空氣冷卻器；6-下導(dǎo)軸承冷卻

24、器； 7-水潤滑導(dǎo)軸承；8-總閥門。消防供水系統(tǒng)一 消防供水的水源和供水方式電站設(shè)計時，消防供水水源應(yīng)與技術(shù)供水水源同時考慮。消防供水方式取決于各消防對象對供水的要求、電站的水頭和選定的水源。一般有自流供水、水泵供水和混合供水等方式。1. 自流供水當(dāng)水頭高于30m時，可采用自流供水。水源和取水口與技術(shù)供水合用，但應(yīng)設(shè)單獨的消防供水總管，用兩根聯(lián)絡(luò)管與技術(shù)供水總管連接，形成環(huán)形供水。2. 水泵供水水頭低于30m的電站，供水壓力達(dá)不到消防用水要求，宜設(shè)置專用的消防水泵供水。一般只設(shè)一臺，手動操作，且從下游取水，取水口位置應(yīng)使水泵在任何運(yùn)行工況下都能自行引水。保證水泵隨時處于完好備用狀態(tài)，電路應(yīng)絕對

25、可靠，無備用電源時，應(yīng)設(shè)內(nèi)燃機(jī)動力源。當(dāng)技術(shù)供水也采用水泵供水方式時，可考慮將兩者結(jié)合的供水系統(tǒng)。 3. 混合供水當(dāng)水頭在30m左右，但其變幅較大時，消防供水亦可采用混合供水方式，即水頭高時，采用自流供水；水頭低時，采用水泵供水。 三 水電站消防對象和消防措施水電站中有各種各樣的易燃物，如木結(jié)構(gòu)、油類及電氣設(shè)備等，具有著火的可能性。一旦發(fā)生火災(zāi)時，應(yīng)當(dāng)將火及時撲滅，防止對生命和財產(chǎn)造成危害。水、沙和化學(xué)滅火劑等都是常用的滅火材料。水滅火具有效果好、費(fèi)用低、方便、量足和易得等優(yōu)點。所以，水電站都設(shè)有消防供水系統(tǒng)，專門供廠區(qū)、廠房、發(fā)電機(jī)及油系統(tǒng)等的消防用水。1. 廠房消防 水電站廠房的消防，多以

26、消防栓經(jīng)軟管、噴嘴射出的水柱為主，化學(xué)滅火器為輔。 消防栓及軟管、噴嘴均為標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，中小型電站常用5065mm的消防軟管，配用13 19mm的噴嘴。國內(nèi)生產(chǎn)的消防軟管，工作壓力為0.75MPa，最大試驗壓力達(dá)1.5MPa。 消防栓的位置和數(shù)量應(yīng)通過計算水柱射程決定，必須保證兩相鄰消防栓的充實水柱能在廠房內(nèi)最高最遠(yuǎn)的可能著火點處相遇。當(dāng)廠房長度小于50m時，可只設(shè)兩個消防栓。對于中小型電站，由于廠房寬度較小，其布置一般為與發(fā)電機(jī)消防相結(jié)合的單列式，且最好嵌在廠房側(cè)墻內(nèi)，活接頭高度控制在距發(fā)電機(jī)層地面1.35m左右。當(dāng)廠房較寬時，可采用雙列式。消防用水量根據(jù)消防栓噴射流量計算，一般按兩股水柱同時

27、工作，每股耗水量2.5L/S以上作為計算依據(jù)。2. 發(fā)電機(jī)消防圖8發(fā)電機(jī)滅火管道1-滅火環(huán)管；2-進(jìn)水管道運(yùn)行中的發(fā)電機(jī)可能由于定子線圈發(fā)生匝間短路，或焊縫接頭開裂等事故而著火，為防止事故擴(kuò)大應(yīng)設(shè)置滅火裝置。制造廠一般都在發(fā)電機(jī)定子線圈上下方布置滅火環(huán)管，如圖8所示。在環(huán)管對著線圈一側(cè)交錯鉆有兩排直徑為25mm呈一定角度的噴射小孔，孔的間距為30l00mm。滅火時便均勻地向線圈端部噴水，水吸收熱量并氣化成蒸汽，阻隔空氣使火窒息。設(shè)計發(fā)電機(jī)消防水管時，應(yīng)采取有效措施，防止平時有水漏入發(fā)電機(jī)而造成事故。對有人值班的電站，可手動操作供水，供水管道如圖9所示。平時活接頭斷開，需要滅火時，利用軟管快速接

28、頭與消防水源接通，再開啟閥門。給滅火環(huán)管供水的消防栓，各機(jī)組可單獨設(shè)置，也可與廠房消防栓合并，后者必須采用雙水柱式消防栓。對無人值班的電站，可采用自動滅火裝置，如圖9-12所示。在發(fā)電機(jī)風(fēng)罩內(nèi)裝設(shè)電離式煙探測器，感溫式火災(zāi)探測器等。探知火情后，立即將信號送至中控室報警、記錄、并使消防自動控制裝置中的電磁閥2開啟，壓力水進(jìn)入環(huán)管來滅火。排水電磁閥6平時開啟，將電磁閥2的漏水排入排水系統(tǒng)。集水罐3中有水位信號器4，排水管堵塞或漏水量過大時，發(fā)出信號。在發(fā)電機(jī)著火時，由火災(zāi)報警裝置的信號將電磁閥6關(guān)閉。 圖9 滅火環(huán)管供水快速接頭 圖10發(fā)電機(jī)消防自動控制裝置1-引自消防泵管 ；2-消防軟管；3-快

29、速接頭； 1-引自消防水源；2、6-電磁閥；3-集水罐4-壓力表；5-至滅火環(huán)管 4-水位信號器；5-至滅火環(huán)管引至發(fā)電機(jī)滅火環(huán)管的斷面積與環(huán)管供水方式有關(guān)，當(dāng)環(huán)管從一端供水時，其斷面積應(yīng)比1/2環(huán)管上噴水孔總面積大1.251.5倍，當(dāng)從兩端供水時，其斷面積應(yīng)比1/4環(huán)管上噴水孔總面積大1.251.5倍。滅火環(huán)管的入口水壓應(yīng)不小于0.20.25MPa。其消防水流量取決于供水壓力和環(huán)管直徑及長度。 3油系統(tǒng)消防水電站中油庫、油處理室、油化驗室等都是消防的重點，均需要設(shè)置消防設(shè)備。 油處理室及油化驗室一般采用化學(xué)滅火器及沙土滅火。當(dāng)接受新油或排出廢油時，為了防止油或干燥的空氣沿管道流動與管壁摩擦產(chǎn)

30、生靜電引起火災(zāi),在管道出口及管道每隔l00m處都應(yīng)裝接地線，并且銅導(dǎo)線將所有的接頭、閥門及油罐良好接地。 油庫采用的消防設(shè)施，還應(yīng)在貯油罐上方加裝消防噴頭，下部裝設(shè)事故排油管。發(fā)生火災(zāi)時，將存油全部經(jīng)事故排油管排至事故油池。同時消防噴頭噴出水霧包圍油罐，既降低油罐表面溫度，又阻隔空氣，從而使明火窒息，防止火災(zāi)蔓延和油罐爆炸，從多方面達(dá)到滅火的目的。小型水電站可只設(shè)置化學(xué)滅火器及沙箱。 油罐消防噴頭的供水水源與油庫的布置位置有關(guān)，當(dāng)油庫布置在廠房內(nèi)時，從廠房消防總管引??；布置在廠房外且與廠房相距較遠(yuǎn)時，應(yīng)設(shè)置單獨的消防水管，閥門則采用手動控制。供水壓力應(yīng)保證噴水霧化，實驗證明，常用的消防噴頭入口

31、水壓為0.50.6MPa時，噴水霧化較好，滅火效果顯著。排水系統(tǒng)一 排水系統(tǒng)的作用與組成1. 排水系統(tǒng)的作用水電站除了需要設(shè)置供水系統(tǒng)外，還必須設(shè)置排水系統(tǒng)，排水系統(tǒng)的作用是排除生產(chǎn)廢水、檢修積水和生活污水，避免廠房內(nèi)部積水和潮濕,保證水電站設(shè)備的正常運(yùn)行和檢修。2. 排水系統(tǒng)的組成 水電站的排水可分為生產(chǎn)用水排水、滲漏排水和檢修排水三大類。但只有滲漏排水和檢修排水列入排水系統(tǒng)。 （1）生產(chǎn)用水的排水。包括發(fā)電機(jī)空氣冷卻器的冷卻水；發(fā)電機(jī)推力軸承和上、下導(dǎo)軸承油冷卻器的冷卻水等。這類排水對象的特征是排水量較大，設(shè)備位置較高，一般都能靠自壓直排下游。因此，習(xí)慣上都把它們列入技術(shù)供水系統(tǒng)組成部分，

32、不再列入排水系統(tǒng)范圍。（2）滲漏排水。漏水：水輪機(jī)頂蓋與主軸密封的漏水，壓力鋼管伸縮節(jié)、管道法蘭、蝸殼及尾水管進(jìn)人孔蓋板等處的漏水。生產(chǎn)排水：沖洗濾水器的污水、氣水分離器及貯氣罐的排水、空氣冷卻器壁外的冷凝水、水冷空壓機(jī)的冷卻水等，當(dāng)不能靠自壓排至廠外時，歸入滲漏排水系統(tǒng)。廠房水工建筑物的滲水，低洼處積水和地面排水。廠房下部生活用水的排水。滲漏排水的特征是排水量小，不集中且很難用計算方法確定；在廠房內(nèi)分布廣，位置低，不能靠自流排至下游。因此，水電站都設(shè)有集中貯存漏水的集水井或排水廊道，利用管、溝將它們收集起來，然后用設(shè)備排至下游。（3）檢修排水。當(dāng)檢查、維修機(jī)組或廠房水工建筑物的水下部分時，必

33、須將水輪機(jī)蝸殼、尾水管和壓力鋼管內(nèi)的積水排除。檢修排水的特征是排水量大，高程低，只能采用排水設(shè)備排除。為了加快機(jī)組檢修，排水時間要短。二 排水方式1. 滲漏水排水方式（1）集水井排水：此種排水方式是將水電站廠房內(nèi)的滲漏水經(jīng)排水管、排水溝匯集到集水井中，再用離心泵排至廠房外。由于廠內(nèi)設(shè)置集水井容易實現(xiàn)，離心泵安裝、維護(hù)方便，價格低廉。所以，目前中小型水電站滲漏排水多采用這種方式。（2）廊道排水：這種排水方式是把廠內(nèi)各處的滲漏水通過管道匯集到專門的排水廊道內(nèi)，再由排水設(shè)備排至廠外。此種方式多采用立式深井泵，且水泵布置在廠房一端。由于設(shè)置排水廊道受地質(zhì)條件、廠房結(jié)構(gòu)和工程量的限制，僅在裝有立式機(jī)組的

34、壩后式和河床式水電站中應(yīng)用，加之立式深井泵的安裝，維護(hù)復(fù)雜，價格昂貴，因此目前中小型水電站中采用較少。2. 檢修排水方式 （1）直接排水：此種排水方式是將各臺機(jī)組尾水管與水泵吸水管用管道和閥門連接起來，機(jī)組檢修時，由水泵直接將積水排除。其排水設(shè)備亦多采用離心泵。水泵可以和滲漏排水泵集中布置或分散布置。直接排水方式運(yùn)行安全可靠，是防止水淹泵房的有效措施，目前，在中小型水電站中采用較多。（2）廊道排水：這種排水方式是把各臺機(jī)組的尾水管經(jīng)管道與排水廊道連接，機(jī)組檢修時，先將積水排入廊道，再由水泵排至廠外。采用此種方式時，滲漏排水也多采用廊道排水，兩者可共用一條排水廊道，條件許可時，滲漏水泵亦可集中布置在同一泵房內(nèi)。因廊道排水方式的限制條件較多，所以它在中小型水電站中采用較少。三 排水系統(tǒng)圖水電站的排水系統(tǒng)應(yīng)能安全、可靠、有效地完成排水任務(wù)。因此，一般應(yīng)由吸水口、排水設(shè)備、控制設(shè)備、監(jiān)測設(shè)備、輸水設(shè)備和保護(hù)設(shè)備等組成。但對不同的水電站，具體構(gòu)成需根據(jù)電站型式、水文地質(zhì)地形條件、廠房型式、結(jié)構(gòu)及機(jī)組類型等因素來決定。圖9-14 滲漏排水與檢修排水不完全合一的排水系統(tǒng)1-閥1；2-閥2；3-閥3；4-1#水泵；5-2#水泵；6-水環(huán)式真空泵