一种多泥沙水电站闭式循环技术供水的稳压系统

技术领域

本发明属于水力发电技术领域，尤其涉及一种多泥沙水电站闭式循环技术供水的稳压系统。

背景技术

对于700米以上水头的多泥沙水电站，由于河流泥沙含量大，供水管路和冷却器容易被泥沙堵塞，一般采用开、闭式循环系统相结合的技术供水方式。由于闭式循环系统中可能存在热胀冷缩、局部泄漏的情况，为保证各冷却器用户进口压力的恒定，故需要采取稳压措施。

闭式循环系统目前常用的稳压措施为设置稳压罐或高位水箱。采用设置稳压罐进行稳压，在循环回路的水体压力升高时，循环水会从补水支路向稳压罐充水，压缩稳压罐气囊，系统压力缓慢上升，可避免循环回路水压过大；反之，稳压罐会向闭式循环回路补水，防止系统压力急剧下降。采用设置高位水箱进行稳压，高位水箱会根据循环系统的压力变化自动向回路进行补水或充水，以维持闭式循环系统的压力稳定。

上述两种方法均有一定的缺陷，采用稳压罐进行稳压时，稳压罐属于压力容器，其设计、制造、施工均应满足压力容器的相关规范，设备造价及制造施工难度大于高位水箱，且闭式系统水压会随着稳压罐气囊的变化而变化，如果涌入涌出稳压罐的水量过大，会造成闭式循环系统的水压剧烈变化，不利于闭式循环系统用户进口的压力稳定。此外由于稳压罐为带压设备，运行过程中存在一定的安全隐患。采用高位水箱进行稳压时，为保证各冷却器用户进口的水压要求(经统计，机组冷却器进口水压多在0.4～0.8MPa)，水箱相较于冷却器设备本身将位于一个较高的位置，如果电站为地下电站，高位水箱难以找到合适的布置地点。且无论是地上电站或地下电站，高位水箱布置点与闭式循环系统距离较远，增加了管路敷设的难度，不利于设备的集中管理，故需要一种新的闭式循环系统稳压方法以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种多泥沙水电站闭式循环技术供水的稳压系统，以解决高水头多泥沙水电站的闭式循环技术供水的稳压措施为设置稳压罐或高位水箱，两种方法均有一定的缺陷问题。本发明所采用的技术方案如下：

一种多泥沙水电站闭式循环技术供水的稳压系统，包括稳压水箱、稳压泵、泄压阀和压力变送器；稳压水箱分别通过增压管路和泄压管路与压力控制管路的一端连通，压力控制管路的另一端与闭式循环系统连通，增压管路上沿水流动方向依次设置有稳压泵、流量调节阀和第一单向阀，泄压管路上设有泄压阀，压力控制管路上设有压力变送器、低位压力开关和高位压力开关，清洁水系统通过主补水管与稳压水箱连通；

当闭式循环系统压力下降至压力变送器和低位压力开关的设定值时，低位压力开关输出信号控制稳压泵启动，稳压水箱通过增压管路向闭式循环系统补水加压；当闭式循环系统压力升高至高位压力开关的设定值时，稳压泵关停；

当闭式循环系统压力升高至泄压阀的整定压力时，闭式循环系统通过泄压管路向稳压水箱排水泄压，泄压阀的回座压力与高位压力开关的设定值相等。

进一步的，主补水管沿水流动方向依次设有第四单向阀和电动球阀，稳压水箱上由高到低依次设置有第一液位开关、第二液位开关、第三液位开关和第四液位开关；

当稳压水箱内的水位下降至第三液位开关的位置时，电动球阀开启，主补水管向稳压水箱补水；

当稳压水箱内的水位上升至第二液位开关的位置时，电动球阀关停，补水停止；

当稳压水箱内的水位下降至第四液位开关的位置时，第四液位开关发出低水位报警信号；

当稳压水箱内的水位上升至第一液位开关的位置时，第一液位开关发出高水位报警信号。

进一步的，第四单向阀的进口端设有球阀。

进一步的，开式循环系统通过备用补水管路与水力旋流器的进水口连通，水力旋流器的溢流口通过清水支路管与主补水管位于第四单向阀和电动球阀之间的管段连通，清水支路管上设有第二单向阀，水力旋流器的沉沙口通过泥沙水支路管与尾水管连通，泥沙水支路管上设有第三单向阀。

进一步的，备用补水管路、清水支路管和泥沙水支路管上分别设有球阀。

进一步的，稳压水箱的顶部设置有溢流口，所述溢流口通过溢流管与水电站的集水井连通，所述溢流口高于第一液位开关。

进一步的，稳压水箱的底部设有排水口，所述排水口通过排水管与水电站的集水井连通，排水管上设有第四球阀。

进一步的，稳压泵的进口端管路上设有球阀，第一单向阀的出口端管路上设有球阀。

进一步的，泄压阀的两端管路上分别设有球阀。

进一步的，稳压水箱的顶部设有压力平衡弯管，压力平衡弯管连通稳压水箱的内部和外部大气。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、普通高位水箱与技术供水闭式循环系统的连接为连通器原理，为维持主变冷却器组进口所需水压，高位水箱通常位于较高的位置。本发明通过在稳压水箱与闭式循环系统之间设置第一单向阀和稳压泵，解决了稳压水箱必须高位布置的问题。由于第一单向阀的设置，闭式循环系统中的水不能由增压管路流向稳压水箱，故稳压水箱可以布置在技术供水系统设备同一高程，便于设备集中管理，而不会出现溢流的现象。

2、常规的高位水箱补水水源一般来自于清洁水系统，由于闭式循环系统对于技术供水系统稳定运行至关重要，故本发明又从开式循环系统引一路水源接入稳压水箱的补水管，且通过压力整定实现水源的自动切换，保证系统的稳定可靠。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是高水头多泥沙水电站的技术供水系统示意图；

图3是主变冷却器组的系统图；

图4是空冷器组的系统图；

图5是板式换热器组的系统图；

图6是循环泵组的系统图；

图7是加压过滤设备和尾水管部分的系统图。

图中：1-稳压水箱、11-压力平衡弯管、12-溢流管、13-排水管、14-第一液位开关、15-第二液位开关、16-第三液位开关、17-第四液位开关、2-泄压管路、21-泄压阀、3-增压管路、31-稳压泵、32-流量调节阀、33-第一单向阀、4-压力控制管路、41-压力变送器、42-低位压力开关、43-高位压力开关、5-水力旋流器、51-清水支路管、52-第二单向阀、53-泥沙水支路管、54-第三单向阀、55-备用补水管路、6-主补水管、61-第四单向阀、62-电动球阀、7-闭式循环系统、71-第一并联支路、72-第二并联支路、73-第三并联支路、74-第四并联支路、75-第五并联支路、76-第六并联支路、77-温度计组、78-循环泵组、8-开式循环系统、81-加压过滤设备、82-尾水管、9-板式换热器组。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

本发明所提到的连接分为固定连接和可拆卸连接，所述固定连接即为不可拆卸连接包括但不限于折边连接、铆钉连接、粘结连接和焊接连接等常规固定连接方式，所述可拆卸连接包括但不限于螺栓连接、卡扣连接、销钉连接和铰链连接等常规拆卸方式，未明确限定具体连接方式时，默认可在现有连接方式中找到至少一种连接方式实现该功能，本领域技术人员可根据需要自行选择。例如：固定连接选择焊接连接，可拆卸连接选择螺栓连接。

以下将结合附图，对本发明作进一步详细说明，以下实施例是对本发明的解释，而本发明并不局限于以下实施例。

实施例，如图1-7所示：

开、闭式循环结合的技术供水系统包含两个子系统，一个是开式循环系统8，一个是闭式循环系统7，开式循环系统8为闭式循环系统7提供冷源，二者通过板式换热器组9进行热交换。开式循环系统8从尾水管82取水，经加压过滤设备81处理后进入板式换热器组9，为闭式循环系统7提供冷源，热交换后再将热水排入尾水管82。闭式循环系统7由循环泵组78提供动力源，用以抵消整个闭式循环系统7的水力损失，经板式换热器组9换热后，为主变冷却器组、空冷器组、上导轴承、下导轴承、进水阀油压装置和调速器油压装置进行降温。

循环泵组78、板式换热器组9的高温流程和并联管路组依次首尾相连构成闭式循环系统7，第一并联支路71、第二并联支路72、第三并联支路73、第四并联支路74、第五并联支路75和第六并联支路76并联连接构成并联管路组，第一并联支路71上沿水流动方向依次设有球阀、主变冷却器、流量计、流量控制阀、球阀和单向阀，第二并联支路72上沿水流动方向依次设有球阀、压力表、电阻式温度计、上导轴承冷却器、流量计、电阻式温度计、压力表、流量控制阀、球阀和单向阀，第三并联支路73上沿水流动方向依次设有球阀、空冷器、流量计、流量控制阀、球阀和单向阀，第四并联支路74上沿水流动方向依次设有球阀、压力表、电阻式温度计、下导轴承冷却器、流量计、电阻式温度计、压力表、流量控制阀、球阀和单向阀，第五并联支路75上沿水流动方向依次设有球阀、压力表、电阻式温度计、电磁换向阀、进水阀油压装置冷却器、压力开关、电阻式温度计、压力表、球阀和单向阀，第六并联支路76上沿水流动方向依次设有球阀、压力表、电阻式温度计、电磁换向阀、调速器油压装置冷却器、压力开关、电阻式温度计、压力表、球阀和单向阀。

加压过滤设备81的清水口与板式换热器组9的低温流程进水口相连，板式换热器组9低温流程的出水口与尾水管82连通，尾水管82与加压过滤设备的进口连通，加压过滤设备81的排污口与尾水管82连通，加压过滤设备81、尾水管82和板式换热器组9的低温流程构成开式循环系统8。

一种多泥沙水电站闭式循环技术供水的稳压系统，包括稳压水箱1、稳压泵31、泄压阀21和压力变送器41；稳压水箱1分别通过增压管路3和泄压管路2与压力控制管路4的一端连通，压力控制管路4的另一端与闭式循环系统7的循环泵组78进口端连通，增压管路3中的水由稳压水箱1流向压力控制管路4，泄压管路2中的水由压力控制管路4向稳压水箱1流动，增压管路3上沿水流动方向依次设置有稳压泵31、流量调节阀32和第一单向阀33，泄压管路2上设有泄压阀21，压力控制管路4上设有压力变送器41、低位压力开关42和高位压力开关43，清洁水系统通过主补水管6与稳压水箱1连通；

为了避免水泵误动作，当闭式循环系统7压力下降至压力变送器41和低位压力开关42的设定值0.48MPa时，低位压力开关42输出信号控制稳压泵31启动，稳压水箱1通过增压管路3向闭式循环系统7补水加压，流量调节阀32用以调节补水时间；当闭式循环系统7压力升高至高位压力开关43的设定值0.5MPa时，稳压泵31关停，增压管路3中的水停止流动；

当闭式循环系统7压力升高至泄压阀21的整定压力0.53MPa时，闭式循环系统7通过泄压管路2向稳压水箱1排水泄压，泄压阀21的回座压力与高位压力开关43的设定值相等。

普通高位水箱与技术供水闭式循环系统的连接为连通器原理，为维持主变冷却器组进口所需水压，高位水箱通常位于较高的位置。本发明通过在稳压水箱1与闭式循环系统7之间设置第一单向阀33和稳压泵31，解决了稳压水箱1必须高位布置的问题。由于第一单向阀33的设置，闭式循环系统7中的水不能由增压管路3流向稳压水箱1，故稳压水箱1可以布置在技术供水系统设备同一高程，便于设备集中管理，而不会出现溢流的现象。稳压泵31的扬程选择需考虑主变冷却器组的高程、冷却器的进口压力、循环泵组78的扬程、主变冷却器组进口至稳压水箱1的沿程及局部水头损失，稳压泵31的额定流量可根据补水管的管径、结合经济流速(1～3m/s)进行确定，这里所说的补水管即增压管路3和压力控制管路4。压力控制管路4上设置了压力变送器41、低位压力开关42和高位压力开关43，稳压泵31的启停通过低位压力开关42和高位压力开关43的设定值控制。稳压泵31的启停只针对闭式循环系统7压力下降的工况，如果闭式循环系统7压力上升，达到泄压阀21的整定压力，闭式循环系统7通过泄压管路2向稳压水箱1排水泄压，防止闭式循环系统7压力过分升高。

主补水管6沿水流动方向依次设有第四单向阀61和电动球阀62，稳压水箱1上由高到低依次设置有第一液位开关14、第二液位开关15、第三液位开关16和第四液位开关17；

当稳压水箱1内的水位下降至第三液位开关16的位置时，电动球阀62开启，主补水管6向稳压水箱1补水；

当稳压水箱1内的水位上升至第二液位开关15的位置时，电动球阀62关停，补水停止；

当稳压水箱1内的水位下降至第四液位开关17的位置时，第四液位开关17发出低水位报警信号；

当稳压水箱1内的水位上升至第一液位开关14的位置时，第一液位开关14发出高水位报警信号。

第四单向阀61的进口端设有球阀。

开式循环系统8中位于板式换热器组9低温流程进口端一侧的管路通过备用补水管路55与水力旋流器5的进水口连通，水力旋流器5的溢流口通过清水支路管51与主补水管6位于第四单向阀61和电动球阀62之间的管段连通，清水支路管51上设有第二单向阀52，水力旋流器5的沉沙口通过泥沙水支路管53与尾水管82连通，泥沙水支路管53上设有第三单向阀54。

备用补水管路55、清水支路管51和泥沙水支路管53上分别设有球阀。

常规的高位水箱补水水源一般来自于清洁水系统，由于闭式循环系统7对于技术供水系统稳定运行至关重要，故本发明又从开式循环系统8引一路水源接入稳压水箱1的补水管，且通过压力整定实现水源的自动切换，保证系统的稳定可靠，这里所说的补水管即备用补水管路55和清水支路管51组成的管路，加压过滤设备81不足以将尾水管82中的泥沙水过滤为洁净水，水力旋流器5将开式循环系统8通过备用补水管路55输送的补水深度过滤，洁净水通过清水支路管51进入主补水管6，水力旋流器5过滤出的泥沙水返回尾水管82。

稳压水箱1的顶部设置有溢流口，所述溢流口通过溢流管12与水电站的集水井连通，所述溢流口高于第一液位开关14。

稳压水箱1的底部设有排水口，所述排水口通过排水管13与水电站的集水井连通，排水管13上设有第四球阀。

稳压泵31的进口端管路上设有球阀，第一单向阀33的出口端管路上设有球阀。

泄压阀21的两端管路上分别设有球阀。

稳压水箱1的顶部设有压力平衡弯管11，压力平衡弯管11连通稳压水箱1的内部和外部大气。

以上实施例只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。