大坪水电站技术供水旋转反冲洗排污自动滤水器结构的改造

1概述

大坪水电站位于四川省乐山市沙湾水电站库区福禄镇车头坝大渡河干流右岸,距下游沙湾水电站约3.5km,距上游大沫电站进水口约150m,距上游已建的铜街子水电站约8km。电站装机容量5.8MW,利用净水头9.5m,为灯泡贯流式水轮机。电站技术供水系统采用在流道内利用两台管道泵取水(互为备用)，技术供水额定流量为85m'/h,经由两台全自动旋转反冲洗排污自动滤水器为电站水轮发电机组及其附属设备提供冷却、润滑供水⑴O2技术供水旋转反冲洗排污自动滤水器存在的问题及原因分析2.1运行过程中存在的问题

大坪水电站于2011年投产以来,技术供水旋转反冲洗排污自动滤水器底部泥砂和大的杂物易堆积而无法排出。旋转反冲洗排污自动滤水器内的漂浮物、沉积物特别是塑料袋、草根等不能有效清除。

技术供水旋转反冲洗排污自动滤水器在运行过程中经常发生大量渣滓未经滤筒过滤而直接从间隙处排出供给冷却设备(渣滓包括矿泉水瓶盖和较大木条等)，造成冷却设备管路堵塞严重而导致水轮机轴瓦和发电机定转子线圈温度高于设计限制温度的事故发生，严重影响水轮发电机组的正常运行。

技术供水对电站安全稳定运行意义重大，而电站现有的技术供水旋转反冲洗排污自动滤水器定期排污工作需要由人工操作，不能满足公司“无人值班、少人值守”的生产模式。

2.2旋转反冲洗排污自动滤水器www.lyg288.com原因分析

大坪水电站在大渡河干流岸边取水,汛设计年输沙量为3910万t,经电站拦污栅进入流道内技术供水管道。电站技术供水旋转反冲洗排污自动滤水器采用下进上出的方式，泥沙易沉积于旋转反冲洗排污自动滤水器底部并容易造成旋转反冲洗排污自动滤水器排污机构损坏或无法运行。大量漂浮物(塑料袋、杂草、树木)经长期浸泡半沉半浮于各种深度进入技术供水管道，附着于旋转反冲洗排污自动滤水器滤网而导致旋转反冲洗排污自动滤水器反冲洗效果不佳。

电站技术供水旋转反冲洗排污自动滤水器设计过滤精度W

0.84mm。但因设备的实际构造远达不到设计精度而导致实际过滤精度低(其中一台旋转反冲洗排污自动滤水器6个滤筒与分水板间隙均在1cm以上，大达2cm)，不适合于在泥沙含量高和漂浮物多的电站中使用。旋转反冲洗排污自动滤水器安装过程中，滤筒与分水板间隙过大，导致大量渣滓未经滤筒过滤而直接从此间隙处排出供给冷却设备而造成冷却设备管路堵塞。

电站现有的技术供水旋转反冲洗排污自动滤水器的清污需要由操作人员人工旋转操作手柄，带动滤网转动使被冲洗的滤网单元分别与排污管口接通,随着滤网上的污物借助旋转反冲洗排污自动滤水器内部过滤后的水进行反冲洗后经排污口流出。

2.3对旋转反冲洗排污自动滤水器性能的要求

旋转反冲洗排污自动滤水器取水水源中常含有泥沙、杂草、藻类植物及生活拉圾，因此，在旋转反冲洗排污自动滤水器的结构设计上应采取防止泥沙和污物堵塞的有效措施，以保证旋转反冲洗排污自动滤水器安全可靠运行。

检修维护便捷，能够在较大程度上降低人的劳动成本和工作时间。

3旋转反冲洗排污自动滤水器技术改造方案

结合电站运行过程中存在的问题，对旋转反冲洗排污自动滤水器进水方式、旋转反冲洗排污自动滤水器除污方式、自动化方式进行了改造。

(2)旋转反冲洗排污自动滤水器改造后的旋转反冲洗排污自动滤水器主要技术参数⑵见表1。

表1旋转反冲洗排污自动滤水器主要参数表

将旋转反冲洗排污自动滤水器进水方式改为上进下出，以便于泥沙随水流直接进入过滤筒,被拦截的泥沙通过反冲洗随排污口排岀，而能通过滤网的泥沙则随水流方向经岀水口流出，从而避免了由于下进上出泥沙易堆积于旋转反冲洗排污自动滤水器底部而造成排污机构损坏或无法运行的弊病。旋转反冲洗排污自动滤水器结构见图1。

图1大坪水电站技术供水旋转反冲洗排污自动滤水器结构示意图

3.2旋转反冲洗排污自动滤水器除污方式的改造

旋转反冲洗排污自动滤水器改造后的除污工作方式。

采用一套排污阀及排污管道，利用组合除污方式，使漂浮物、沉积物及其污物杂质均能得到有效地清污、排污。滤筒的反冲洗由组合除污装置与排污管所形成的封闭通路完成。改造后的结构。

反冲洗装置由联轴装置、低速旋转主轴、组合排污装置及相应的密封件与旋转密封轴瓦组成。组合除污装置通过低速旋转主轴及联轴装置连接于减速机主轴上，其转速低,运行平稳,旋转密封轴瓦具有磨损自动补偿功能，从而保证了反冲洗的顺利实现和设备正常可靠运行。

改造后的工作原理。正常过滤状态时,减速机不工作，排污阀处于关闭状态。正常运行时，水中含有的污物随水流进入过滤筒,当达到排污工况时，减速机带动组合排污装置旋转，使每一个过滤腔体上、下部进水孔道分别与组合排污装置中的旋转排污装置上、下开口相联通,此时与排污口形成封闭通路,利用过滤后的清洁水在自身压力的推动下反向穿过过滤网，达到清污、排污的目的。进入过滤筒内部的漂浮物借助于滤后清洁水反冲后经组合排污装置上部的开孔进入排污管道，而附着或堵塞于滤网上的污物以及沉积于过滤筒底部的沉积泥沙则被反冲并通过组合排污装置下部的开孔进入排污管道,随开启的排污阀自动排出。漂浮物与沉积物的清排污同时进行并通过同一排污管道排出，组合排污装置旋转一周,每个过滤筒体均得到一次反冲洗和清洁，如此循环往复。而能通过过滤网的污泥及小于过滤网眼孔径的泥沙则随水流方向经出水口排出。

3.3旋转反冲洗排污自动滤水器全自动化改造后的排污方式

自动排污方式。自动排污方式分别由设置在旋转反冲洗排污自动滤水器上的差压变送器控制(差压设定范围：0,02-0.16MPa可调)和定时两种方式实现。定时排污与差压排污两种控制方式并列运行，反冲洗时间根据电站清污时间设定。在旋转反冲洗排污自动滤水器排污口装设有电动排污阀，排污阀设过力矩保护，减速电机设过载保护。旋转反冲洗排污自动滤水器本体设置控制箱，釆用PLC自动控制，实现远程监视和监控。

手动滤水器排污方式。

自动滤水器排污方式和手动滤水器排污方式可以相互切换。

水电站运行设备的冷却用水如发电机的推力轴承、导轴承、空气冷却器、水轮机导轴承、主变压器;水轮机的工作密封用水;电站深井泵导轴承润滑用水均来自于技术供水系统。技术供水系统旋转反冲洗排污自动滤水器运行工况的好坏,直接影响技术供水系统水根据水泵切割定律计算变频泵切割后的扬程和流量％。计算过程如下：也=些q"D?儿=会％=1?|x5.7=5.26(L/s)=(斜如制x85=72(m)经计算得到变频泵轮叶切割后的直径D'2为291mm0变频泵叶轮切割量的多少受制于比转速&的大小,比转速和切割量必须满足切割定律的限制条件。切割量大，则不能保证变频泵切割前后的过流面积和叶片安放角，这将不能满足工程需要，同时也不满足切割定律的条件。计算得到切割后的变频泵叶轮尺寸是否满足叶片安放角和过流面积还需验证。变频泵切割后的比转速电计算如下：誓5顷365x2900席几, Ty'/"一 72*4=31(r/min)切割量△。和切割比K计算如下：△0=功~D'2=315-291=24(mm)K=(D2-。2)/。2=(315-291)/315=0.076根据切割定律关于切割水泵叶轮外径的大允许切割比K与比转速ns的关系，即比转速ns<60r/min,叶轮切割比K不大于0.2才能满足切割定律的要求⑴，沙湾水电站消防变频泵切割后质的好坏和水量的大小，对电站安全、稳定运行具有重要意义。大坪水电站旋转反冲洗排污自动滤水器改造更换后，从运行情况看并与前期旋转反冲洗排污自动滤水器相比较而言其性能较高,未出现过明显的缺陷，从而为机组的安全发供电提供了可靠的保障。文中所述的改造方法可供的比转速叫为31r/min,切割比K为0.076。对变频泵叶轮进行切割后不改变叶片安放角，过流面积达到要求，满足切割条件。

综上所述，由计算得到的切割后的变频泵叶轮直径为291mm,采用只切割变频泵叶轮叶片而不切割叶轮前后盖板的这种新型的切割技术，对沙湾水电站消防变频泵进行现场打磨叶片⑵处理,回装调试运行的各项技术参数为：变频泵的功率为15kW,效率为38%,扬程为72m,流量为5.26L/s。研究表明:低比转速水泵叶轮小幅度切割后效率反而增加⑵。实际运行校核结果表明:此举可保证变频泵叶轮切割前后效率基本不变，满足变频泵供水运行的设计要求。

对沙湾水电站消防变频泵轮叶叶片切割24mm进行技改处理，可以保证变频泵叶片安放角基本不变，仅变频泵的扬程降低了15%,出口流量降低了7.7%,但仍能保证水泵的出力和效率,且变频泵工频运行时电机不过载,从而极大地改善了变频泵的运行条件，确保了电站消防水系统的安全运行。