CN113073712A - 一种带尾水冷却器清扫功能的水电站冷却供水系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种带尾水冷却器清扫功能的水电站冷却供水系统,该系统在现有闭式循环技术供水系统的基础上增设一套尾水冷却器的自动清扫单元,并对局部管路作相应调整;该自动清扫单元包括换向阀、液压缸、钢丝刷,通过液压缸、换向阀和已有的循环泵的配合实现钢丝刷往复运动,对为尾水冷却器进行清扫。该系统不仅无需额外配套设置清淤系统,也无需添加新的动力设备,仅依靠现有的循环水泵以及新增的换向阀、液压缸、水箱等,即可实现尾水冷却器自动清扫。本发明不仅大幅度减小了尾水冷却器的日常维护量,也缩短了尾水冷却器深度清理时检修维护人员在尾水平台的工作时间,从而降低人工维护期间发生危险的可能性。

Description

一种带尾水冷却器清扫功能的水电站冷却供水系统
技术领域
本发明涉及水电站机组技术供水系统领域,具体涉及一种带尾水冷却器清扫功能的水电站冷却供水系统。
背景技术
水电站的机组技术供水系统主要为发电机空气冷却器、机组轴承冷却器、水冷式变压器冷却器等提供冷却用水;为机组主轴密封、止漏环等提供润滑水;其中冷却用水量占总用水量的80%~90%。技术供水系统包括水源、冷却器、管网、阀件、监控等。
对于水质较差,泥沙含量较高的水电站,为防止杂质对机组冷却设备造成损坏,技术供水系统一般采用闭式循环冷却系统,即以干净的生活用水作为闭式系统的循环介质,利用循环介质吸收机组运行时候的发热量,随后通过水-水冷却器再将热量传递给外界水体,从而保证水轮发电机组运行过程中各发热部件的温度在合理范围内。由于该水-水冷却器一般布置于电站下游尾水水体内,故称其为尾水冷却器。尾水冷却器一般布置在靠近下游厂房的尾水平台上。为便于尾水冷却器的安装、检修和更换,在其周围设置隔离墙,仅留一个方向与水体相通(该方向上设置有可升降的隔离闸门),这使得尾水冷却器周围的水体将形成一个流动“缓滞区”,即该区域内的水体与主流区域的水体交换非常弱。考虑到尾水冷却器一般为管式换热器,即由许多个细小换热管组成,该结构特性以及细小换热管上适宜的温度使尾水冷却器具有易积淤、易附着水生物的特点,而“缓滞区”的存在进一步加剧了上述问题的程度。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明提出一种带尾水冷却器清扫功能的水电站冷却供水系统,具体技术方案如下:
一种带尾水冷却器清扫功能的水电站冷却供水系统,该系统有两个并联的动力支路、冷却水循环回路上的水轮发电机组冷却水用户和尾水冷却器,一条动力支路上依次设置有一号泵进口工作阀、一号泵、一号泵出口止回阀和一号泵出口工作阀,另一条动力支路上依次设置有二号泵进口工作阀、二号泵、二号泵出口止回阀和二号泵出口工作阀;
该系统还包括自动清扫单元,该自动清扫单元包括换向阀、液压缸、钢丝刷,该换向阀为二位四通电磁换向阀,具有压力水接口P、回水接口T以及工作接口A和工作接口B;液压缸为单作用单杆液压缸,包括无杆腔接管、液压缸缸体、有杆腔接管、无杆腔限位环、有杆腔限位环、带杆活塞,所述带杆活塞布置在液压缸缸体内,且位于无杆腔限位环(和有杆腔限位环之间,液压缸缸体上开设有接口a和接口b,接口a位于有杆腔限位环与液压缸缸体活塞杆伸出端之间,接口b位于无杆腔限位环与液压缸缸体封闭端之间。有杆腔接管用于连接液压缸缸体的接口a与换向阀的工作接口A,无杆腔接管用于连接液压缸缸体的接口b与换向阀的工作接口B;
带杆活塞的杆末端安装有若干个钢丝刷,钢丝刷伸入尾水冷却器的各换热支管间的空间通道内,当钢丝刷做往复运动时,能对各换热支管外表面起清洁作用;
该系统还包括用于存储动力水源的水箱、一号泵进口清扫管、二号泵进口清扫管、一号泵出口清扫管、二号泵出口清扫管、回水管;
一号泵进口清扫管一端与水箱连接,另一端与一号泵进口工作阀和一号泵间的管路连接,并在一号泵进口清扫管上安装一号泵进口清扫阀;二号泵进口清扫管一端与水箱相连接,另一端与二号泵进口工作阀和二号泵间的管路连接,并在二号泵进口清扫管上安装二号泵进口清扫阀;
一号泵出口清扫管一端接入一号泵出口止回阀与一号泵出口工作阀之间的管路,二号泵出口清扫管的一端接入二号泵出口止回阀与二号泵出口工作阀之间的管路,一号泵出口清扫管的另一端和二号泵出口清扫管的另一端汇合成压力总管后接入换向阀的压力水接口P;且在一号泵出口清扫管上安装一号泵出口清扫阀,在二号泵出口清扫管上安装二号泵出口清扫阀;
回水管一端与换向阀的回水接口T连接,另一端引入水箱;在回水管上安装调流阀和流量传感器。
进一步地,该系统还在尾水冷却器的进水管和出水管上分别安装第一温度传感器和第二温度传感器。
进一步地,该系统中的一号泵和二号泵均为变频泵。
本发明的有益效果如下:
本发明以现有闭式循环技术供水系统为基础,不仅无需额外配套设置清淤系统,也无需添加新的动力设备,仅依靠现有的循环水泵以及新增的换向阀、液压缸、水箱等,即可实现尾水冷却器自动清扫。本发明不仅大幅度减小了尾水冷却器的日常维护量,也缩短了尾水冷却器深度清理时检修维护人员在尾水平台的工作时间,从而降低人工维护期间发生危险的可能性。
附图说明
图1为现有的闭式循环技术供水系统示意图;
图2为本发明的冷却供水系统的尾水冷却器清扫待机示意图;
图3为本发明的尾水冷却器清扫执行机构的三维示意图;
图4为本发明的尾水冷却器清扫执行机构的三维局部剖视图;
图5为本发明的冷却供水系统的尾水冷却器正向清扫示意图;
图6为本发明的冷却供水系统的尾水冷却器反向清扫示意图。
图中,一号泵进口工作阀1a、一号泵2a、一号泵出口止回阀3a、一号泵出口工作阀4a、二号泵进口工作阀1b、二号泵2b、二号泵出口止回阀3b、二号泵出口工作阀4b、水轮发电机组冷却水用户5、尾水冷却器6、水箱7、一号泵进口清扫阀8a、一号泵出口清扫阀9a、二号泵进口清扫阀8b、二号泵出口清扫阀9b、换向阀10、液压缸11、无杆腔接管1101、液压缸缸体1102、有杆腔接管1103、无杆腔限位环1104、有杆腔限位环1105、带杆活塞1106、钢丝刷12、调流阀13、流量传感器14、第一温度传感器15、第二温度传感器16。
具体实施方式
下面根据附图和优选实施例详细描述本发明,本发明的目的和效果将变得更加明白,以下结合附图和实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
如图1所示,现有的闭式循环技术供水系统有两个并联的动力支路。两个支路上分别设置有一号泵2a和二号泵2b,这两台泵互为备用,交替工作。一号泵2a进口设置有一号泵进口工作阀1a,出口依次设置有一号泵出口止回阀3a和一号泵出口工作阀4a。二号泵2b进口设置有二号泵进口工作阀1b,出口依次设置有二号泵出口止回阀3b和二号泵出口工作阀4b。一号泵出口工作阀4a后的支管与二号泵出口工作阀4b后的支管汇接成一根总管后与水轮发电机组冷却水用户5进水侧相连。一号泵进口工作阀1a前的支管与二号泵进口工作阀1b前的支管汇接成一根总管后与尾水冷却器6出水侧相连。水轮发电机组冷却水用户5出水侧与尾水冷却器6进水侧相连。在图1中,一号泵2a处于工作状态,二号泵2b处于备用状态,形成现有的闭式循环技术供水系统的水流循环路径
Figure BDA0002963137940000031
如图2~6所示,本发明在图1的基础上增加了一套自动清扫单元,并对现有的闭式循环技术供水系统进行了部分改进。其中自动清扫单元包括换向阀10、液压缸11、钢丝刷12。
换向阀10为二位四通电磁换向阀,其四个接口分别为压力水接口P、回水接口T以及工作接口A和B。换向阀10的阀芯两端分别为弹簧自动复位机构和电磁铁工作机构。在待机状态下,由于弹簧自动复位机构端的作用,在换向阀10内部,P口和B口导通,T口和A口导通;当电磁铁工作机构接收电信号并导通电磁回路后,将推动阀芯换向,此时在换向阀10内部,P口和A口导通,T口和B口导通;当电信号消失后,阀芯又将自动复位。
如图3和4所示,液压缸11为单作用单杆液压缸,包括:无杆腔接管1101、液压缸缸体1102、有杆腔接管1103、无杆腔限位环1104、有杆腔限位环1105、带杆活塞1106。其中带杆活塞1106布置在液压缸缸体1102内,其带杆侧为液压缸缸体1102的有杆腔,其无杆侧为液压缸缸体1102的无杆腔,无杆腔限位环1104固定在液压缸缸体1102的无杆腔内,有杆腔限位环1105固定在液压缸缸体1102的有杆腔内,带杆活塞1106可以在无杆腔限位环1104和有杆腔限位环1105之间做往复运动。此外,液压缸缸体1102上开设有接口a和接口b,接口a位于有杆腔限位环1105与液压缸缸体1102活塞杆伸出端之间,接口b位于无杆腔限位环1104与液压缸缸体1102封闭端之间。有杆腔接管1103用于连接液压缸缸体1102的接口a与换向阀10的工作接口A,无杆腔接管1101用于连接液压缸缸体1102的接口b与换向阀10的工作接口B。
带杆活塞1106的杆末端安装有若干个钢丝刷12,钢丝刷12伸入尾水冷却器6的各换热支管间的空间通道内,当钢丝刷12做往复运动时,能对各换热支管外表面起清洁作用。
另外对现有的闭式循环技术供水系统的改进如下:
首先,新增用于存储动力水源的水箱7,而水箱7还兼作回水终端,以此保证水量平衡。
新设置一根一号泵进口清扫管,一号泵进口清扫管一端与水箱7连接,另一端与一号泵进口工作阀1a和一号泵2a间的管路连接(连接点为
Figure BDA0002963137940000041
),并在一号泵进口清扫管上安装一号泵进口清扫阀8a。同时,新设置一根二号泵进口清扫管,二号泵进口清扫管一端与水箱7相连接,另一端与二号泵进口工作阀1b和二号泵2b间的管路连接(连接点为
Figure BDA0002963137940000042
),并在二号泵进口清扫管上安装二号泵进口清扫阀8b。
在一号泵出口止回阀3a与一号泵出口工作阀4a间的管路上接入一号泵出口清扫管(连接点为
Figure BDA0002963137940000043
),在一号泵出口清扫管上安装一号泵出口清扫阀9a。同时,在二号泵出口止回阀3b与二号泵出口工作阀4b间的管路上接入二号泵出口清扫管(连接点为
Figure BDA0002963137940000044
),在二号泵出口清扫管上安装二号泵出口清扫阀9b。随后,一号泵出口清扫管和二号泵出口清扫管汇合成压力总管后接入换向阀10的压力水接口P。
新设置一根回水管,回水管一端与换向阀10的回水接口T连接,另一端引入水箱7。在回水管上安装调流阀13和流量传感器14。
最后,在尾水冷却器6的进水管和出水管上分别安装第一温度传感器15和第二温度传感器16。
为了同时适应冷却水循环回路和清扫液压回路,一号泵(2a)和二号泵(2b)均为变频泵。
本发明的工作过程如下:
在正常冷却水循环工作状态下,自动清扫单元处于待机模式。此时,若一号泵2a处于运行状态,二号泵2b处于备用状态,则一号泵进口工作阀1a、一号泵出口工作阀4a处于开启状态,其余阀门均处于关闭状态;若二号泵2b处于运行状态,一号泵2a处于备用状态,则二号泵进口工作阀1b、二号泵出口工作阀4b处于开启状态,其余阀门均处于关闭状态;此外,当处于自动清扫单元待机模式时,换向阀10处于待机状态,带杆活塞1106在无杆腔限位环1104位置,液压缸的无杆腔和有杆腔以及无杆腔接管1101和有杆腔接管1103内充满水。
当尾水冷却器6进水管上的第一温度传感器15和出水管上的第二温度传感器16所传送的温度的差值低于设定值时,说明尾水冷却器6的冷却能力降低,需要进行表面清扫。
以图5~6为例:
因为一号泵2a处于运行状态,二号泵2b处于备用状态,所以当尾水冷却器6前后管路的水温差低于设定值时,打开二号泵进口清扫阀8b、二号泵出口清扫阀9b和调流阀13、并启动二号泵2b。此时,水箱内的水将通过二号泵2b被打入液压缸11无杆腔,从水箱7出来后的水回路为
Figure BDA0002963137940000051
而液压缸11有杆腔内的水体依次经换向阀10、调流阀13和流量传感器14后进入水箱7,相应的水回路为
Figure BDA0002963137940000052
同时,带杆活塞1106将从无杆腔限位环1104向有杆腔限位环1105移动,并带动钢丝刷12对尾水冷却器6进行正向清扫。当带杆活塞1106运动到有杆腔限位环1105位置时,流量传感器14探测到回水管路的流量为0,从而传递给换向阀10相应的得电电信号,使换向阀10换向。此时,水箱7内的水将通过二号泵2b被打入液压缸11有杆腔,从水箱7出来后的水回路为
Figure BDA0002963137940000053
而液压缸11无杆腔内的水体依次经换向阀10、调流阀13和流量传感器14后进入水箱7,相应的水回路为
Figure BDA0002963137940000054
带杆活塞1106将从有杆腔限位环1105向无杆腔限位环1104移动,并带动钢丝刷12对尾水冷却器6进行反向清扫。当带杆活塞1106运动到无杆腔限位环1104位置时,流量传感器14探测到回水管路的流量为0,从而传递给换向阀10相应的失电电信号,使换向阀10自动复位。以上为一个正向-反向清扫周期,在该周期内,可通过调流阀13控制回水的流量改变钢丝刷12的清扫速度。
在一个清扫周期完成后,若尾水冷却器6前后管路的水温差仍低于设定值,则继续开始下一周期,直至尾水冷却器6前后管路的水温差不低于设定值,则停止对尾水冷却器6的清扫工作,进入自动清扫单元待机模式。
当一号泵2a处于备用状态,二号泵2b处于运行状态时,相关操作可参照执行。
本领域普通技术人员可以理解,以上所述仅为发明的优选实例而已,并不用于限制发明,尽管参照前述实例对发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实例记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在发明的精神和原则之内,所做的修改、等同替换等均应包含在发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种带尾水冷却器清扫功能的水电站冷却供水系统,该系统有两个并联的动力支路、冷却水循环回路上的水轮发电机组冷却水用户(5)和尾水冷却器(6),一条动力支路上依次设置有一号泵进口工作阀(1a)、一号泵(2a)、一号泵出口止回阀(3a)和一号泵出口工作阀(4a),另一条动力支路上依次设置有二号泵进口工作阀(1b)、二号泵(2b)、二号泵出口止回阀(3b)和二号泵出口工作阀(4b),其特征在于:
该系统还包括自动清扫单元,该自动清扫单元包括换向阀(10)、液压缸(11)、钢丝刷(12),该换向阀(10)为二位四通电磁换向阀,具有压力水接口P、回水接口T以及工作接口A和工作接口B;液压缸(11)为单作用单杆液压缸,包括无杆腔接管(1101)、液压缸缸体(1102)、有杆腔接管(1103)、无杆腔限位环(1104)、有杆腔限位环(1105)、带杆活塞(1106),所述带杆活塞(1106)布置在液压缸缸体(1102)内,且位于无杆腔限位环(1104和有杆腔限位环(1105)之间,液压缸缸体(1102)上开设有接口a和接口b,接口a位于有杆腔限位环(1105)与液压缸缸体(1102)活塞杆伸出端之间,接口b位于无杆腔限位环(1104)与液压缸缸体(1102)封闭端之间;有杆腔接管(1103)用于连接液压缸缸体(1102)的接口a与换向阀(10)的工作接口A,无杆腔接管(1101)用于连接液压缸缸体(1102)的接口b与换向阀(10)的工作接口B;
带杆活塞(1106)的杆末端安装有若干个钢丝刷(12),钢丝刷(12)伸入尾水冷却器(6)的各换热支管间的空间通道内,当钢丝刷(12)做往复运动时,能对各换热支管外表面起清洁作用;
该系统还包括用于存储动力水源的水箱(7)、一号泵进口清扫管、二号泵进口清扫管、一号泵出口清扫管、二号泵出口清扫管、回水管;
一号泵进口清扫管一端与水箱(7)连接,另一端与一号泵进口工作阀(1a)和一号泵(2a)间的管路连接,并在一号泵进口清扫管上安装一号泵进口清扫阀(8a);二号泵进口清扫管一端与水箱(7)相连接,另一端与二号泵进口工作阀(1b)和二号泵(2b)间的管路连接,并在二号泵进口清扫管上安装二号泵进口清扫阀(8b);
一号泵出口清扫管一端接入一号泵出口止回阀(3a)与一号泵出口工作阀(4a)之间的管路,二号泵出口清扫管的一端接入二号泵出口止回阀(3b)与二号泵出口工作阀(4b)之间的管路,一号泵出口清扫管的另一端和二号泵出口清扫管的另一端汇合成压力总管后接入换向阀(10)的压力水接口P;且在一号泵出口清扫管上安装一号泵出口清扫阀(9a),在二号泵出口清扫管上安装二号泵出口清扫阀(9b);
回水管一端与换向阀(10)的回水接口T连接,另一端引入水箱(7);在回水管上安装调流阀(13)和流量传感器(14)。
2.根据权利要求1所述的一种带尾水冷却器清扫功能的水电站冷却供水系统,其特征在于,该系统还在尾水冷却器(6)的进水管和出水管上分别安装第一温度传感器(15)和第二温度传感器(16)。
3.根据权利要求1所述的一种带尾水冷却器清扫功能的水电站冷却供水系统,其特征在于,该系统中的一号泵(2a)和二号泵(2b)均为变频泵。
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