移动式冷水站在高拱坝混凝土通水冷却中的应用.pdf

表 1 MC WP WC 6 0 0 3 7 0 C冷水站主要设备配置及技术参数表 混凝土 工程 序号 型号及规格 单位 数量 序号 型号及规格 单位 数量 1 外形尺寸 ( 长宽高) mmm 1 O 2 5 2 7 5 2 9 8 冷却水泵 1 2 重量 t 2 8 流量 m3 h 4 3 0 3 运行重量 t 3 9 7 扬程 1 7 水冷离心机组 台 1 转速 r m1 n 1 4 8 0 4 制冷量 R T* 6 1 8 功率 k W 3 0 输人功率 k W 3 9 4 冷却塔 台 4 冷冻水泵 1 流量 m3 h 4 3 0 I： 1 8 流量 m0 h 3 7 4 进出水温度 3 7 3 2 5 扬程 m 5 1 功率 k W 3 7 转速 1 4 8 0 风机盘管 2 功率 k W 7 5 风量 m3 h 3 8 0 9 定压装置补水泵 1 制冷量 R T 2 7 3 流量 m3 h 6 2 功率 W 4 3 6 扬程 m 6 2 定压补水箱 小 1 转速 r m1n 2 9 6 0 1 0 外形尺寸 ( 长 宽 高) mmm 1 3 1 5 2 功率 k W 3 O 有效容积 m 3 3 9 * 1 RT一 3 5 1 7 k W 。 3 冷水 站配置及布置 3 1 冷水站配置 根据小湾大坝施工进度安排和 小湾拱坝混凝 土通 水冷却施工技术要求 ，右岸大坝标段高峰期坝体混凝土 一 期、中期和二期冷却总用水量约 1 1 0 0 r n a h ，共配置了 6台冷水站。其中4台为杭州华源环境设备有限公司生产， 2台为武汉新世界制冷工业有限公司生产。理论供冷水量 约 1 4 0 0 m 3 h( 1 o C 冷水) ，实际供冷水量约 1 2 5 0 m a h 。 3 2 冷水站布置 3 2 1 布置原则 ( 1 )确定冷水站安装位置时，将大坝混凝土与接缝灌 浆施工计划、坝址地形和冷水站供水范 围等因素全面统 筹考虑，从而做到在满足坝体混凝土冷却供水要求前提 下，尽量减少冷水站的移位次数。 ( 2 ) 布置时尽量靠近坝体，以减少供水 主管管道长 度，减少水头损失，降低冷量损耗；同时方便供水管路 接引和走线，减少工作量和工作强度。 ( 3 )因坝体混凝土分别需进行一期、中期和二期三个 阶段通水冷却，且各阶段冷却范围和用水量不同，因而 需对冷水站进行合理分配。 ( 4 )鉴于供坝体混凝 土一期 、中期冷却 的冷水站 安装位置高程始终高于供二期冷却 的冷水站，为减少 冷水站移位次数和对坝体混凝土冷却的影响，可将供二 期冷却的冷水站上移用作供一期和中期冷却的冷水站， 二期冷却利用原供一期、中期冷却的冷水站进行供水， 只需将供水主管进行改接。如此循环利用 ，可大大节约 成本 。 ( 5 )合理确定冷水站的安装位置，不仅可保证冷却供 回水顺畅，同时也可提高冷水站效率 。 3 2 2 联合供水 由于各阶段冷却用水量超过单台冷水站供水量 ，因 而需采用 2 3台冷水站通过供回水主管并联后统一供 水。联合供水的各冷水站宜布置在同一部位、同一高程， 否则会影响各台机组效率。 3 2 3 布置实例 以 2 0 0 9年为例，右岸大坝标段共需安装 5台冷水 站，布置情况如下 ：年初供坝体混凝土一期和中期冷却 的 1号和 2号两台冷水站布置在坝后岸坡高程 1 1 8 5 m马 道 ，供二期冷却的 3号和 4号两台冷水站布置在坝后高 程 1 1 5 0 m中线公路上游端头。6 月底将 1号和 2 号两台冷 水站改为供二期冷却 ，将 3号和 4号冷水站上移至坝前 高程 1 2 3 0 m平台供一期和中期冷却，8 月初再将 1 号和 2 号两台冷水站上移至坝前高程 1 2 3 0 m平台供二期冷却。5 号冷水站作为备用。 4 冷水 站运行与维护 4 1 工作原理 冷水站是将制冷系统、冷却系统、补水系统、输送 系统、自动换向系统、智能化控制系统和可视操作系统 等七个不同专业的设备高度集成在一起的独立完整设备。 其工艺原理见图 1 、图 2 。 2 1 水利水 电施工 2 0 1 1 第 5期 总第 1 2 8期 ： 冷 水 站 ： 图 1 移动式冷水站冷冻水 系统流程 图 图 2 移动式冷却站冷却水 系统流程 图 4 2 操作控制程序 4 2 1 启动前准备工作 ( 1 )检查水泵前后的主阀门是否打开。 ( 2 )检查 主机进 出口的阀门是否打开 。 ( 3 )检查冷冻水进出口的阀门是否打开。 ( 4 )检查电动阀是否已调至自动状态。 ( 5 )检查各台设备的压力表的阀门是否已打开。 ( 6 )检查 排气 阀的阀门是否打开。 ( 7 )检查冷却塔内的水位是否已至正常水位，冷却塔 的补水是否正常。 ( 8 )检查补水箱液位是否正常。 4 2 2自动控制操作程序 ( 1 )系统通电后，显示屏会自动进入初始界面。 ( 2 )点击 “ 进入系统”进入冷水站运行系统监控操作 界面 。 ( 3 )界面中显示部分设备的运行情况以及阀门的开、 关和出水、回水温度等。 ( 4 )系统启动以后，阀门会根据工况的不同自动地开 2 2 关，之后水泵连锁运行；选择停止后，水泵会自动停止。 ( 5 ) 当冷冻水温度设定值 比实际值高或者流量设定值 比实际值高时，将减小 V1 或 V 4的开度；反之 ，将增加 V1或 V 4的开度。 ( 6 )参数设置界面显示相应参数一天的变化情况，并 以曲线的形式表示 出来。横坐标的左边为过去 的时间， 右边为当前时间。 4 2 3 手动控制操作程序 ( 1 )系统待机工况：关闭冷水站中的所有电动阀门一 将所有电动装置处于停机状态。 ( 2 )主机供冷工况：打开对应回路的电动阀门一启动 冷却水泵一启动冷却塔风机一启动冷冻水泵一检查各个 温度表、压力表及电流、电压是否正常一启动制冷主机。 4 2 4 系统运行主要参数设置 ( 1 )系统启停控制。有两种方式：第一种 ：进入 “ 参 数设置” ，控制方式选择 “ 触摸屏控制” ，工况选择中选 择 “ 工况 1 ”或者 “ 工况 2 ”启动系统；选择 “ 系统停止” 停止系统。第二种：进入 “ 参数设置” ，控制方式选择 “ 时间换向” ，“ 换向设置”中输入正确的时间间隔和初始 工况 。 ( 2 )冷冻水温度和冷却水温度控制。冷冻水温度控 制：进入 “ 参数设置” ，根据需求输入正确的冷冻水和冷 却水温度值。当冷冻水温度设定值 比实际值高时，将减 小 V1 或 V4的开度。反之，将增加 V1或V4的开度。冷 却水温度控制：当冷却水实际温度高于设定温度时，自 动启动冷却塔风机；当冷却水实际温度低于设定温度 3 0 时，自动停止冷却塔风机。 ( 3 )供水高度设置 ：供水高度是指冷冻水管的最高供 水处相对于冷水站安装位置的高度。供水高度选择的不 同将影响定压补水泵定压值的不同。 4 2 5 运 行注意事 项 ( 1 )各滤 网需 定期 清洗 。 ( 2 )定期对冷却塔进行清洗 ，并检查冷却塔的补水和 散热风机工作是否正常。 ( 3 )经常观察油分离器的油压差及油面镜 。油压差不 正常是大的油过滤器脏，及时更换。油面镜主机开机时 不应有油，如有表明小的油过滤器已出现堵塞，关闭各 引射器端吸，更换过滤器。 ( 4 )注意各接口是否有油渍，如有很可能存在制冷剂 泄漏 。 ( 5 )主机开机前须进行 2 4 h预热。 ( 6 )P L C在待机时不能切断电源。 ( 7 )遇到死机时将 P L C复位。 ( 8 )系统需再启动时，需待系统完全停止运行后再 进 行。 4 3 维护保养要点 通过这几年对冷水站运行管理的研究和总结，项 目 部已经熟悉了冷水站的各项性能指标，掌握了日常维护 及保养重点，因而保证了冷水站的正常运行和最大出力。 ( 1 )冷水主机：定期检查回油系统，保证压缩机的油 位恒定；及时更换干燥器 ，保证制冷剂液流经干燥器后 性能满足要求 ；压缩机润滑油应及 时补充 ，保证油位满 足运行要求。定期对冷水站系统 中制冷剂进行耐压试验 及真空检漏工作，做好制冷剂的充注工作。定期做好冷 凝器 、蒸发器的清垢，管路冲洗及管束的检漏工作。每 周检查所有设备的零配件磨损状况 以及压缩机油道堵塞 和油过滤器的脏堵情况等。 ( 2 )水泵：水泵的进口管道内必须充满液体，禁止水 泵在空蚀状态下运行 ；定期检查水泵电动机的电流值， 不得超过电动机额定电流；如经长时间运行后，水泵噪 声及振动变大，就要停机检查。 ( 3 )冷却塔 ：平时注意冷却塔的运转水位是否正常， 定期更换冷却水并清除塔 内的杂物；短期不使用时，将 塔内的水放空，并常开冷却水盘的排水阀，以便雨水能 排出，但不要排空室内管道内的水 ，避免管道发生锈蚀。 ( 4 )风机盘管：定期检查截止阀的开启度，保证风机 盘管进出口压力达到设计要求；定时清洗风机盘管进 口 的过滤器。 ( 5 )冷水站：做好系统运行的记录，并每周组织运行 和维护人员分析 ，以确定系统运行状况是否正常；每隔 半年对系统进行中修或大修一次。 5 供水管路布置 5 1 布置原则 ( 1 )根据坝体混凝土年度施工计划和通水冷却技术要 求，年初就推算出本年度各期混凝土冷却用水量与供水 主管、干管和支管的管径。 ( 2 )多台冷水站联合供水时，主管布置位置宜比冷水 站安装位置低 1 0 1 5 m。 ( 3 )主干管线布设时宜采用直线，管径宜统一，以降 低水头损失和保证远端头部位供水量满足要求。 ( 4 )因坝体混凝土分别需进行一期、中期和二期冷 却，所以坝后临时栈桥或永久马道上的供水干管应结合 一 期、中期和二期冷却用水量综合进行确定，保证用于 供一期和中期冷却的供水干管可满足后期二期冷却用水 需要 。 5 2注意事项 ( 1 )水管布设前必须将管道内部清洗干净，管道外侧 全部进行防腐和包裹两层厚 l c m的橡塑保温材料进行保 温，确保冷却水洁净和供水温度符合技术要求。 ( 2 )管路接头之间必须连接牢靠，避免因漏水量大造 成冷水站补水量增大，影响运行效率。 ( 3 )每个水叉上均需安装阀门，用于流量调整。 ( 4 )因坝体混凝土施工形象为锯齿状，受后浇块影 混凝土工程 响，供水干管敷设进度不能满足部分先浇块一期冷却需 要，采用从已形成的下层供水干管上接支管进行供水。 5 3 布置实例 小湾右岸大坝标段坝体混凝土冷却供水管布置情况 如下 ：供水主管选用 DN 4 0 0钢管 ，坝后临时栈桥或永久 马道上供水干管选用 D N2 5 0钢管，供水支管采用 D N1 0 0 钢管 。岸坡坝段每个坝段布置一个水包 ，河床坝段每个 坝段布置 1 2 个水包，每个水包上设置 2 0 3 0个水又。 6 流量与温度检测 由于采用冷水站供水，整个进回水均为闭式循环系 统，且单套冷却水管通水量需根据坝体混凝土内部温度 和回水温度，实行精确化动态控制，流量和温度检测工 作量均非常大，采用传统检测方式已不能满足施工需要。 通过市 场调研 ，选用 了 T DS一1 0 0 H 超声波流量计 和 S T 3 0 X B红外测温仪分别进行流量和进回水温度检测。 超声波流量计和红外测温仪具有体积小、携带方便， 操作简单、读数方便 ，检测速度快、准确率高等特点， 所以完全可满足小湾高拱坝混凝土精确化动态通水检测 需要 。 7 应用情况 小湾水电站右岸大坝标段大坝混凝土从 2 0 0 5年 1 2 月开始浇筑，至 2 0 1 0年 3 月全部浇筑到坝顶，混凝土冷 却用水全部为冷水站提供。高峰期共安装了 6台冷水站， 前后移位 1 6台次，共生产冷水 1 3 2 7 5万 r n 3 ，补水 3 2 万 m3 ，冷水循环利用率达 9 7 5 ，提供的冷水量和温度 除前期因机组运行不稳定和管路布置不合理，出现过个 别时段温度超标和个别冷却水管流量不满足要求外，均 满足小湾大坝混凝土通水冷却要求。 8 结束语 ( 1 )小湾水电站特高拱坝混凝土冷却全部采用冷水站 供水在国内尚属首次，它的成功应用 ，为国内后续建设 的大中型水电工程混凝土冷却供水提供了新思路。 ( 2 )冷水站布置、运行与维护和供水等工艺易掌握， 且具有自动换向与 自动调节供水量、移位快捷、操作简 单等优点 。 ( 3 )由小湾工程右岸大坝标段应用实践，可以看出冷 水站完全可满足高标准混凝土通水冷却要求 ，并可实行 精确化动态通水。 ( 4 ) 冷水站与传统敞开式冷水厂供水相比，最大的优 点在于水可循环应用、运行成本低、占地面积小、移位 快捷方便，在今后国内大中型水电站混凝土工程中极具 推广应用价值。 2 3