水力發(fā)電廠(chǎng)供水系統增設高壓電磁流量計的技術(shù)改造方案
點(diǎn)擊次數：1771 發(fā)布時(shí)間：2021-01-01 13:38:10
摘要：技術(shù)供水系統是水電廠(chǎng)輔助設備中最基本的系統之一。水電廠(chǎng)技術(shù)供水系統包括技術(shù)供水、消防供水和生活供水。為準確監視機組技術(shù)供水水管流量，提高機組安全運行指標，大化電廠(chǎng)結合技術(shù)供水現況，研究決定進(jìn)行技術(shù)改造 , 增設帶現場(chǎng)顯示的高壓電磁流量計，解決技術(shù)供水水管流量實(shí)時(shí)監視問(wèn)題，便于運行人員及時(shí)掌握機組技術(shù)供水情況及日常巡回檢查。經(jīng)過(guò)改造 , 達到了預期目的。
1 概述
大化水力發(fā)電總廠(chǎng)位于紅水河中游，是紅水河流域 10 個(gè)梯級電站中的第六級，下轄大化電廠(chǎng)和百龍灘電廠(chǎng)，總裝機容量為 758MW。大化電廠(chǎng)一期工程在右岸，共有 4 臺水輪發(fā)電機組，二期工程在左岸，1 臺水輪發(fā)電機組，總裝機容量 566MW，設計多年平均發(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，改造后總裝機容量為4×11.4 萬(wàn)千瓦，二期工程于 2007 年 7 月 26 日正式開(kāi)工建設，在原大壩左岸增加了 1 臺 11 萬(wàn)千瓦的機組 , 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(chǎng)技術(shù)供水包括右岸和左岸供水，本文以右岸 3 號機技術(shù)供水系統增設帶現場(chǎng)顯示高壓電磁流量計技術(shù)改造方案為例進(jìn)行分析說(shuō)明。右岸技術(shù)供水系統（見(jiàn)圖 1）由各機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(kāi)為反向取水，3203 閥與 3205閥開(kāi)為正向取水，運行時(shí)只開(kāi)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成一個(gè)整體，并通過(guò) 0211 閥與廠(chǎng)房消防水系統相連接，可通過(guò)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組推力軸承冷卻器和發(fā)導軸承冷卻器、水導軸承冷卻器、發(fā)電機空氣冷卻器提供冷卻水源。機組技術(shù)供水正常運行采用單元蝸殼取水的供水方式運行，以備用水源供水為輔。機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，向機組大軸提供可調水壓端面密封水源。在現場(chǎng)配置一個(gè)技術(shù)供水現地單元柜，實(shí)現對機組技術(shù)供水系統設備自動(dòng)控制、故障保護及報警。柜內配置可編程 PLC 控制系統，電控柜對主供增壓泵、3202 至 3208 電動(dòng)碟閥進(jìn)行流程控制。
由技術(shù)供水現地單元觸摸屏或監控上位機進(jìn)行開(kāi)、關(guān)閥操作。機組正常運行時(shí)，技術(shù)供水現地單元柜控制把手應置于“遠控”方式運行，由監控上位機進(jìn)行遠程操作，把手置于“現地”方式，由技術(shù)供水現地單元柜觸摸屏進(jìn)行操作。設定機組停機 10 分鐘后自動(dòng)關(guān)閉技術(shù)供水，該功能由開(kāi)停機啟停技術(shù)供水壓板控制。自流供水時(shí)，濾過(guò)器前壓力小于 0.25MPa，應清掃蝸殼取水口；水泵供水時(shí)，濾過(guò)器前壓力小于 0.20MPa，應改用備用供水，進(jìn)行蝸殼取水口的清掃。機組檢修恢復前，技術(shù)供水系統必須進(jìn)行耐壓試驗 , 合格后方可投入運行。耐壓參數：P=0.3MPa，t=30 分鐘。
3、技術(shù)供水改造原因
機組自動(dòng)開(kāi)機時(shí)，會(huì )自動(dòng)下發(fā)指令開(kāi)啟技術(shù)供水，機組冷卻水中斷信號作為開(kāi)機條件之一，其中冷卻水中斷信號包括推力冷卻水中斷及水導冷卻水中斷。大化電廠(chǎng)是水庫無(wú)調節的水電廠(chǎng)，水位落差變化快，而原大化電廠(chǎng)右岸技術(shù)供水示流器無(wú)流量顯示，無(wú)法監視到供水水管流量大小，對開(kāi)機及監視機組安全運行非常不利，影響機組備用可靠性，對電網(wǎng)系統緊急斷面調峰調頻有惡劣影響。為了方便運行人員掌握機組技術(shù)供水實(shí)時(shí)情況 , 確保機組正常開(kāi)啟及安全穩定運行，研究決定增設帶現場(chǎng)顯示的高壓電磁流量計。
4、改造方案及實(shí)施
技術(shù)供水系統設有主、備用水源。主水源是蝸殼取水，作為機組技術(shù)供水的主用水源。備用水源有兩個(gè)，一個(gè)是設在 1 號機段的壩前取水，取水口高程為 145m，另一個(gè)是同 4 號機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(guò) X207 閥分別與各臺機組的技術(shù)供水系統相連通（見(jiàn)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 , 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、高可靠性的精密計量?jì)x表。一體式高壓電磁流量計包括一個(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 標準輸出信號，電子線(xiàn)路故障時(shí)提供 22mA 的故障信號。
4.2、安裝說(shuō)明
現場(chǎng)安裝時(shí)應注意遠離可能對其產(chǎn)生干擾的大型設備，防止長(cháng)期的熱輻射和其他如磁場(chǎng)直射等環(huán)境影響。為確保高測量精度和較好的零點(diǎn)穩定性，進(jìn)行校正前，高壓電磁流量計應裝入工藝介質(zhì)中至少 24 小時(shí)電極鈍化。安裝的管路設計應確保管道始終充滿(mǎn)流體，防止測量誤差，管路設計圖見(jiàn)圖 3。
垂直安裝時(shí)確保流向由下而上，如圖 4 中箭頭所示，應與管道水平中心線(xiàn)成 45 度角安裝高壓電磁流量計。
測量流向取決于高壓電磁流量計的安裝方位，將高壓電磁流量計在接頭上旋轉 180 度即可反向。正流向時(shí)，高壓電磁流量計的突耳應在上游方向。流量顯示總是正的，而累加器可以根據流向增加或者減少。安裝中確認管路設計不允許在介質(zhì)中產(chǎn)生氣泡或空腔，否則將引起測量誤差（見(jiàn)圖 5）。
4.3、安裝位置
右岸廠(chǎng)房 3 號機推力冷卻供水管安裝 3 組高壓電磁流量計，分別位于 3 號機推力冷卻器正向供水（反向排水）3259 閥、3 號機推力冷卻器正向供水（反向排水）3263 閥、3 號機推力冷卻器正向供水（反向排水）3267 閥后；發(fā)導冷卻供水管安裝 2 組高壓電磁流量計，位于 3 號機發(fā)導冷卻器正向供水（反向排水）3271 閥、3 號機發(fā)導冷卻器反向供水（正向排水）3270 閥門(mén)后； 水導冷卻供水管安裝 1 組高壓電磁流量計, 位于 3 號機水導正向供水（反向排水）3217 閥門(mén)后，高壓電磁流量計安裝位置要保證上游直管長(cháng)度為 10DN，下游直管長(cháng)度 5DN（見(jiàn)圖 6）。安裝在推力冷卻供水管的 3 組高壓電磁流量計和水導冷卻供水管 1 組高壓電磁流量計取代原有的示流器。
請確認管路設計不允許在介質(zhì)中產(chǎn)生氣泡或空腔，否則將引起測量誤差。
推力冷卻水高壓電磁流量計：3 個(gè)高壓電磁流量計開(kāi)關(guān)量和 3 個(gè)原示流器開(kāi)關(guān)量串接，送至監控系統作為機組開(kāi)機條件判斷依據。發(fā)導冷卻水高壓電磁流量計：2 個(gè)高壓電磁流量計開(kāi)關(guān)量串接，送至監控系統，作為機組開(kāi)機條件判斷依據；
水導冷卻水高壓電磁流量計：1 個(gè)高壓電磁流量計開(kāi)關(guān)量送至監控系統，作為機組開(kāi)機條件判斷依據；
以上均采用模擬量三線(xiàn)制接法，上送至監控系統用于運行人員監視。
增加 3 號機發(fā)導冷卻水流量通斷測點(diǎn)作為機組開(kāi)機條件中技術(shù)供水是否正常的判斷依據。
5、改造效果
5.1 技改后通過(guò)監控上位機
畫(huà)面可以實(shí)時(shí)監控推力、水導、發(fā)導流量，當水流量過(guò)低時(shí)發(fā)報警信號到監控上位機，掌握水流量實(shí)時(shí)數據。帶現場(chǎng)顯示高壓電磁流量計無(wú)機械可動(dòng)部件，穩定可靠，壽命長(cháng)，在安裝正確的條件下傳感器是免維護的，長(cháng)期運行無(wú)須特殊維護 , 維護成本低。
5.2 實(shí)現了機電一體化，如在使用過(guò)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。建議在清洗電極后 24小時(shí)或流體改變后進(jìn)行零點(diǎn)校正。
5.3 日常的計量過(guò)程不需人工值守，測量信號既可就地顯示，也可按需遠傳。流量測量范圍較寬 , 可在孔板和渦街流量計無(wú)法涉足的部分小流量區域進(jìn)行有效工作，體積小、重量輕，離線(xiàn)標定較為方便，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 , 機組因技術(shù)供水流量中斷引起的開(kāi)機不成功率降低，減少了因供水流量低對機組各軸承冷卻的影響，運行可靠，對機組安全運行提供一定的保障。
6、結語(yǔ)
本次技改解決了原大化電廠(chǎng)技術(shù)供水示流器無(wú)流量顯示、無(wú)法監視到供水水管流量大小、無(wú)法調整低流量報警定值功能難題。便于運行人員巡回監視，免于維護，提高效益，確保機組安全穩定運行。
1 概述
大化水力發(fā)電總廠(chǎng)位于紅水河中游，是紅水河流域 10 個(gè)梯級電站中的第六級，下轄大化電廠(chǎng)和百龍灘電廠(chǎng)，總裝機容量為 758MW。大化電廠(chǎng)一期工程在右岸，共有 4 臺水輪發(fā)電機組，二期工程在左岸，1 臺水輪發(fā)電機組，總裝機容量 566MW，設計多年平均發(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，改造后總裝機容量為4×11.4 萬(wàn)千瓦，二期工程于 2007 年 7 月 26 日正式開(kāi)工建設，在原大壩左岸增加了 1 臺 11 萬(wàn)千瓦的機組 , 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(chǎng)技術(shù)供水包括右岸和左岸供水，本文以右岸 3 號機技術(shù)供水系統增設帶現場(chǎng)顯示高壓電磁流量計技術(shù)改造方案為例進(jìn)行分析說(shuō)明。右岸技術(shù)供水系統（見(jiàn)圖 1）由各機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(kāi)為反向取水，3203 閥與 3205閥開(kāi)為正向取水，運行時(shí)只開(kāi)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成一個(gè)整體，并通過(guò) 0211 閥與廠(chǎng)房消防水系統相連接，可通過(guò)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組推力軸承冷卻器和發(fā)導軸承冷卻器、水導軸承冷卻器、發(fā)電機空氣冷卻器提供冷卻水源。機組技術(shù)供水正常運行采用單元蝸殼取水的供水方式運行，以備用水源供水為輔。機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，向機組大軸提供可調水壓端面密封水源。在現場(chǎng)配置一個(gè)技術(shù)供水現地單元柜，實(shí)現對機組技術(shù)供水系統設備自動(dòng)控制、故障保護及報警。柜內配置可編程 PLC 控制系統，電控柜對主供增壓泵、3202 至 3208 電動(dòng)碟閥進(jìn)行流程控制。
由技術(shù)供水現地單元觸摸屏或監控上位機進(jìn)行開(kāi)、關(guān)閥操作。機組正常運行時(shí)，技術(shù)供水現地單元柜控制把手應置于“遠控”方式運行，由監控上位機進(jìn)行遠程操作，把手置于“現地”方式，由技術(shù)供水現地單元柜觸摸屏進(jìn)行操作。設定機組停機 10 分鐘后自動(dòng)關(guān)閉技術(shù)供水，該功能由開(kāi)停機啟停技術(shù)供水壓板控制。自流供水時(shí)，濾過(guò)器前壓力小于 0.25MPa，應清掃蝸殼取水口；水泵供水時(shí)，濾過(guò)器前壓力小于 0.20MPa，應改用備用供水，進(jìn)行蝸殼取水口的清掃。機組檢修恢復前，技術(shù)供水系統必須進(jìn)行耐壓試驗 , 合格后方可投入運行。耐壓參數：P=0.3MPa，t=30 分鐘。
3、技術(shù)供水改造原因
機組自動(dòng)開(kāi)機時(shí)，會(huì )自動(dòng)下發(fā)指令開(kāi)啟技術(shù)供水，機組冷卻水中斷信號作為開(kāi)機條件之一，其中冷卻水中斷信號包括推力冷卻水中斷及水導冷卻水中斷。大化電廠(chǎng)是水庫無(wú)調節的水電廠(chǎng)，水位落差變化快，而原大化電廠(chǎng)右岸技術(shù)供水示流器無(wú)流量顯示，無(wú)法監視到供水水管流量大小，對開(kāi)機及監視機組安全運行非常不利，影響機組備用可靠性，對電網(wǎng)系統緊急斷面調峰調頻有惡劣影響。為了方便運行人員掌握機組技術(shù)供水實(shí)時(shí)情況 , 確保機組正常開(kāi)啟及安全穩定運行，研究決定增設帶現場(chǎng)顯示的高壓電磁流量計。
4、改造方案及實(shí)施
技術(shù)供水系統設有主、備用水源。主水源是蝸殼取水，作為機組技術(shù)供水的主用水源。備用水源有兩個(gè)，一個(gè)是設在 1 號機段的壩前取水，取水口高程為 145m，另一個(gè)是同 4 號機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(guò) X207 閥分別與各臺機組的技術(shù)供水系統相連通（見(jiàn)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 , 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、高可靠性的精密計量?jì)x表。一體式高壓電磁流量計包括一個(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 標準輸出信號，電子線(xiàn)路故障時(shí)提供 22mA 的故障信號。
4.2、安裝說(shuō)明
現場(chǎng)安裝時(shí)應注意遠離可能對其產(chǎn)生干擾的大型設備，防止長(cháng)期的熱輻射和其他如磁場(chǎng)直射等環(huán)境影響。為確保高測量精度和較好的零點(diǎn)穩定性，進(jìn)行校正前，高壓電磁流量計應裝入工藝介質(zhì)中至少 24 小時(shí)電極鈍化。安裝的管路設計應確保管道始終充滿(mǎn)流體，防止測量誤差，管路設計圖見(jiàn)圖 3。
垂直安裝時(shí)確保流向由下而上，如圖 4 中箭頭所示，應與管道水平中心線(xiàn)成 45 度角安裝高壓電磁流量計。
測量流向取決于高壓電磁流量計的安裝方位，將高壓電磁流量計在接頭上旋轉 180 度即可反向。正流向時(shí)，高壓電磁流量計的突耳應在上游方向。流量顯示總是正的，而累加器可以根據流向增加或者減少。安裝中確認管路設計不允許在介質(zhì)中產(chǎn)生氣泡或空腔，否則將引起測量誤差（見(jiàn)圖 5）。
4.3、安裝位置
右岸廠(chǎng)房 3 號機推力冷卻供水管安裝 3 組高壓電磁流量計，分別位于 3 號機推力冷卻器正向供水（反向排水）3259 閥、3 號機推力冷卻器正向供水（反向排水）3263 閥、3 號機推力冷卻器正向供水（反向排水）3267 閥后；發(fā)導冷卻供水管安裝 2 組高壓電磁流量計，位于 3 號機發(fā)導冷卻器正向供水（反向排水）3271 閥、3 號機發(fā)導冷卻器反向供水（正向排水）3270 閥門(mén)后； 水導冷卻供水管安裝 1 組高壓電磁流量計, 位于 3 號機水導正向供水（反向排水）3217 閥門(mén)后，高壓電磁流量計安裝位置要保證上游直管長(cháng)度為 10DN，下游直管長(cháng)度 5DN（見(jiàn)圖 6）。安裝在推力冷卻供水管的 3 組高壓電磁流量計和水導冷卻供水管 1 組高壓電磁流量計取代原有的示流器。
請確認管路設計不允許在介質(zhì)中產(chǎn)生氣泡或空腔，否則將引起測量誤差。
推力冷卻水高壓電磁流量計：3 個(gè)高壓電磁流量計開(kāi)關(guān)量和 3 個(gè)原示流器開(kāi)關(guān)量串接，送至監控系統作為機組開(kāi)機條件判斷依據。發(fā)導冷卻水高壓電磁流量計：2 個(gè)高壓電磁流量計開(kāi)關(guān)量串接，送至監控系統，作為機組開(kāi)機條件判斷依據；
水導冷卻水高壓電磁流量計：1 個(gè)高壓電磁流量計開(kāi)關(guān)量送至監控系統，作為機組開(kāi)機條件判斷依據；
以上均采用模擬量三線(xiàn)制接法，上送至監控系統用于運行人員監視。
增加 3 號機發(fā)導冷卻水流量通斷測點(diǎn)作為機組開(kāi)機條件中技術(shù)供水是否正常的判斷依據。
5、改造效果
5.1 技改后通過(guò)監控上位機
畫(huà)面可以實(shí)時(shí)監控推力、水導、發(fā)導流量，當水流量過(guò)低時(shí)發(fā)報警信號到監控上位機，掌握水流量實(shí)時(shí)數據。帶現場(chǎng)顯示高壓電磁流量計無(wú)機械可動(dòng)部件，穩定可靠，壽命長(cháng)，在安裝正確的條件下傳感器是免維護的，長(cháng)期運行無(wú)須特殊維護 , 維護成本低。
5.2 實(shí)現了機電一體化，如在使用過(guò)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。建議在清洗電極后 24小時(shí)或流體改變后進(jìn)行零點(diǎn)校正。
5.3 日常的計量過(guò)程不需人工值守，測量信號既可就地顯示，也可按需遠傳。流量測量范圍較寬 , 可在孔板和渦街流量計無(wú)法涉足的部分小流量區域進(jìn)行有效工作，體積小、重量輕，離線(xiàn)標定較為方便，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 , 機組因技術(shù)供水流量中斷引起的開(kāi)機不成功率降低，減少了因供水流量低對機組各軸承冷卻的影響，運行可靠，對機組安全運行提供一定的保障。
6、結語(yǔ)
本次技改解決了原大化電廠(chǎng)技術(shù)供水示流器無(wú)流量顯示、無(wú)法監視到供水水管流量大小、無(wú)法調整低流量報警定值功能難題。便于運行人員巡回監視，免于維護，提高效益，確保機組安全穩定運行。