LOGO4 技术供水系统4.1 技术供水系统的任务与组成4.1.1任务4.1.2供水对象4.1.3组成4.1.1任务水电厂的供水包括技术供水、消防供水及生活供水。

技术供水又称生产供水，其主要作用是对水电站中运行的各种机电设备进行冷却、润滑（如采用橡胶轴瓦或尼龙轴瓦的水导轴承）与水压操作（如射流泵，高水头电站的主阀等），它是保证水电站的安全、经济运行所不可缺少的组成部分。

对技术供水系统，既要经济可靠，又要保证用水设备对水量、水压、水温及水质等方面的要求。

消防供水主要用于主厂房、发电机、油处理室及变压器等处的灭火。

4.1.2供水对象技术供水的对象指的是技术供水中是用水设备。

首先须明确两种设备：用水设备与水能转换设备水能转换设备：水轮机，将水能转换为旋转的机械能用水设备：为水能转换服务，是水能转换设备的辅助设备。

它不直接转换能量，但可提高水能转换的经济效益、是水能转换设备正常高效运行的保证。

4.1.2供水对象7、其它用水设备1>主轴密封2>深井泵润滑3>双水内冷式发电机一次冷却4>作为操作能源（射流泵、高水头电站的进水阀操作等）4.1.3组成技术供水系统由水源、管网、用水设备及量测控制元件等组成。

技术供水系统的水源除主水源外，还应有可靠的备用水源。

电站一般均采用上游水库或下游尾水作为供水系统的主水源和备用水源，当河水不能满足用水设备要求时，可考虑其他水源（例如地下水源等）。

技术供水系统的管网由取水干管、供水支管及管路附件（如弯头、三通、法兰与阀门等）组成。

量测控制元件用于监视、控制和操作供水系统的有关设备，保证技术供水系统正常运行（例如电接点压力表、示流信号器、压力表、温度计等）。

4.2 用水设备对供水的要求用水设备对供水系统的水量、水压、水温、水质有一定的要求，原则上是水量足够，水压合适，水温适宜，水质良好。

一、水量充足水量，才能够保证各用水设备的用水需求。

根据我国已运行大、中型水电站机电设备用水量的统计分析：发电机空冷器占总用水量的70%推力轴承与导轴承冷却器占总用水量的18%水冷式变压器占6%水导轴承的水润滑与冷却占5%其他约占1%用水设备对供水水量的要求，一般由制造厂经过设计计算后提出。

具体步骤是：在初步设计阶段，可参考同相类似的电站和机组，用经验公式或曲线图表估算。

在技术设计阶段，结合制造厂提供的资料进行修改和校核。

水轮发电机组总用水量曲线二、水压1、机组冷却器对水压的要求进入冷却器的冷却水，应有一定的水压，不能太高，也不能太低。

最高：主要受制造厂冷却器铜管强度的限制，一般不超过20mHO，2最低：取决于冷却器内部压降及排水管路的水头损失，并保证必要的流速。

2、水冷式变压器对水压的要求在水冷式变压器中如果发生水管破裂或热交换器破裂时，就会使油水渗合，发生很大的危险，特别是冷却水渗如绝缘油中，其后果将是灾难性的。

因此水冷式变压器对冷却水的水压控制较严，要求冷却器进口处水压不得超过变压器中的油压，以保证在冷却水管破裂时，只能允许油进入水中而水不能进入油中。

四、水质水电站的技术供水，不管是取自地表还是地下，总或多或少会有各种杂质。

杂质进入用水设备，对用水设备的安全和经济运行是非常不利的。

地表水：如河流、湖泊及水库的水往往会夹带大量的泥沙及不能溶解的悬浮物、有机物及杂质。

地下水：由于地层的渗漏过滤而溶解了各种无机盐类，使水中含有较多的矿物质和具有较大的硬度。

四、水质为保证各冷却器的安全和经济运行，冷却水的水质一般应满足如下几点要求：①水中不含有悬浮物杂草碎木等无机物、有机物及生物体等悬浮物会堵塞管道、影响导热，有机物还会腐蚀管道，滋生水草，促使生殖微生物，从而堵塞管道。

②含沙量少且颗粒小含沙量在50g/l以下，且所含沙的粒径在0.025mm以下。

对多泥沙的河流要特别注意防止水草与泥沙的混合作用，以防堵塞管道。

四、水质③硬度较小为避免形成水垢，冷却水的硬度应比较小，其硬度不大于8~12°。

硬度分暂时硬度和永久硬度。

•暂时硬度大的水，在较低温度下易形成水垢，降低传热性能，降低水管的过水能力。

•永久硬度大的水，在较高温度时的析出物能腐蚀金属，形成的水垢富有胶性，坚硬难除并易引起阀门粘结。

四、水质④PH值为中性PH值过大（碱性）或过小（酸性）都会腐蚀金属，产生沉淀物和堵塞管道。

⑤力求不含有机物、水生物及微生物⑥含铁量小铁在水中以碳酸氢铁的形式存在，与空气、日光接触后，逐渐被氧化成胶体状的氢氧化铁，在管路系统和冷却器中生成沉淀，使传热效率和过水能力都下降。

⑦不含油分四、水质总之，对于冷却水的水质，应以水对冷却管道的腐蚀、结垢和堵塞等情况来衡量。

而对于作为轴承润滑和轴承密封的用水，则要求更高：①含沙量和悬浮物必须控制在0.1g/l，泥沙的粒径在0.01mm以下；②润滑水中不允许含有油脂及其它对轴承和主轴有腐蚀性的杂质。

4.3 水的净化与处理4.3.1水的净化4.3.2水的处理4.3.3双吸泵4.3.1水的净化水的净化可分为二大类，一为清除污物，二为清除泥沙。

1、清除污物拦污栅：设置在管道的取水口上，用来阻拦树枝、杂草等一些较大的悬浮物。

水电站多用平条型，有顺水平条型与正交平条型两种。

顺水平条型虽进草量多些，但水力损失小，吹扫方便，因此从蜗壳或压力钢管引水的取水口，其拦污栅宜采用这种类型。

滤水器的作用是清除水中的悬浮物，分为固定式与旋转式两种。

固定式可定期采用反冲法进行清污；旋转式滤水器则可在运行中清污，适用于悬浮物较多的电站。

4.3.1水的净化2、清除泥沙水力旋流器：水力旋流器是利用离心力来分离泥沙的。

其优点是被分离的混合液体在装置内停留时间短，效率高，结构简单，占地少，投资省，易于制造、安装维护及自动控制。

但是水头损失大，应尽量减少冲沙水量和水压损失。

在水电站技术供水系统中具有除沙和减压的作用。

常用的是圆锥形水力旋流器，如图所示。

4.3.1水的净化沉淀池：用以分离水中颗粒和比重较大的物体。

多泥沙河流的水电厂一般采用平流式沉淀池或斜流式沉淀池。

其优点是施工简单、沉淀效果好。

但占地面积大，平流式沉淀池还需设置排沙设备。

图3 平流沉淀池示意图4.3.1水的净化◆如果将平流沉淀的深度由2H减小H，理论上颗粒的沉降距离和时间都应缩短50%.若将3米深的沉淀池改为100个异向浅层池，效果就可想而知了。

此即为浅池理论，应用浅层沉淀而产生了斜管沉淀池。

◆斜板（管）沉淀池与平流池相比，能将紊流、湍流改善为稳定有序的浅层层流状态，颗粒沉降不受紊流干扰。

斜管孔径内颗粒沉降距离仅为平流沉淀池的1/7。

4.3.2水的处理1、除垢 当水中硬度较高时，技术供水系统的冷却器内常有结垢现象，将影响冷却效果及设备的使用寿命。

除垢的措施有以下两种：¾化学处理：采用酸中和，磷化，增加水中电解质、有机物及表面活性物质等，来保持碳酸盐的稳定性或改变结垢的晶体。

¾物理处理：采用电磁处理或超声波处理来改变结垢的结晶和改变通流表面的吸附条件。

电磁处理方法即当硬水通过磁场时，其溶解盐类之间的静电引力会减弱，使盐类凝结的晶体状态改变，由具有粘结特性的斜六面体变成非结晶状的松散微粒。

超声波处理方法是利用频率高于28kHz的超声波，使硬水中含盐晶体发生附聚和沉淀而不形成结垢。

4.3.2水的处理2、水生物的防治 南方地区的一些水电站，在供、排水管内，混凝土蜗壳壁上及进口拦污栅等处长满了一种蚌类、贝类水生物，即淡水壳菜或壳菜。

这类水生物繁殖快，在管壁上附着牢固，将使管路的过水断面减小，甚至堵塞管道、阀门等，直接威胁机组的安全运行。

水电厂采用的防治方法有：通过切换阀门定期将供、排水管道互相倒换使用，因为排水管内水温较高，壳菜不易生存；在低水头电站采用水泵供水时，提高流速，可防止壳菜生长；对于坝高水深的电站，采用水库深层取水，将使壳菜较少；还可以在壳菜繁殖期的9~11月份，投放药物（如五氯酸钠等）杀灭。

4.3.2水的处理3、离子交换法除盐用具有离子交换能力的阳离子交换树脂，使其中带有活动性的H+离子，与原水中的Ca2+、Mg2+、Na+等阳离子进行交换，实现除盐的目的。

对双水内冷水轮发电机组的供水系统，包括一次水和二次水两个部分。

一次水是指通入发电机定子、转子空心导线内部和推力瓦（若采用水冷推力瓦）内部的冷却水。

由于一次冷却水水质要求高，需经过严格的化学处理，价格较贵，为了提高经济性，必须循环使用。

为使一次冷却水的水质符合要求，当原水含盐小于500mg/l时，采用离子交换法除盐。

4.4 水源及供水方式4.4.1水源4.4.2供水方式4.4.1水源水源的选择是决定供水系统是否经济合理、安全可靠的关键。

在选择水源时必须全面考虑，根据电站的具体条件进行详细的分析论证。

技术供水系统的水源除主水源外，还应有可靠的备用水源。

1、上游水库上游水库取水，常用坝前取水与压力钢管（或蜗壳）取水两种方式，对中、高水头的水电站还可从水轮机的顶盖取水。

图4-5 坝前取水图4-6 水轮机顶盖取水图4-4 压力钢管（或蜗壳）取水坝前取水：供水具有可靠性高，布置水处理设备方便，更易于满足用水设备对水质、水温的要求，但其缺点是引水管道长，投资大，特别是当电站进水口距厂房较远时尤其突出。

蜗壳（或压力钢管）取水：其优点是引水管道短，投资省，便于集中布置和操作。

取水口的位置对矩形断面布置在两侧靠上部的位置，对圆形断面一般布置在45度方向上。

应尽量避免布置在底部和顶部，因为布置在顶部易被悬浮物堵塞，布置在底部又容易积存泥沙。

4.4.1水源2、下游尾水当电站水头过高或过低时，可考虑下游尾水作水源，通过水泵将水送至各用水设备，如图所示。

图4-7 尾水取水3、地下水源地下水源一般都比较清洁，水质较好，但硬度较大，且供水系统比较复杂。

4、其他水源水电站附近的瀑布、支流和小溪等在水质、水温、水量等满足用水要求，且经济技术上可行时，都可作技术供水的水源。

4.4.1水源水源的选择是决定供水系统是否经济合理、安全可靠的关键。

在选择水源时必须全面考虑，根据电站的具体条件进行详细的分析论证，从各种可能的方案中选择出技术先进、运行方便可靠、经济合理的方案。

4.4.2供水方式1．自流供水自流供水系统的水压是由水电站的自然水头来保证的。

特别是水头在20~40m的水电站，一般都采用自流供水方式。

当水头大于40~50m而采用自流供水时，为了保证各冷却器进口的水压符合制造厂的要求，一般要装设可靠的减压装置，对多余的水头进行削减，这种供水方式称为自流减压供水。

2．水泵供水水泵供水系统由水泵来保证所需水压、水量。

当水电站水头高于80m，用自流供水方式已不经济；或当水头小于12m时，用自流供水已无法满足用水设备对水压的最低要求。

4.4.2供水方式3．混合供水自流供水和水泵供水的混合系统。