樊衛(wèi)彬，李廣亮

（華東桐柏抽水蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 天臺(tái) 317200）

桐柏蓄能電站輸水系統(tǒng)充排水淺析

樊衛(wèi)彬，李廣亮

（華東桐柏抽水蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 天臺(tái) 317200）

桐柏抽水蓄能電站輸水系統(tǒng)作為電站樞紐的重要組成部分，其充水、排水操作是電站運(yùn)行過(guò)程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié),為確保充排水過(guò)程安全及引水壓力鋼管應(yīng)力釋放和位移觀測(cè),將整個(gè)輸水系統(tǒng)充排水過(guò)程分階段完成，本文通過(guò)對(duì)2014年l號(hào)輸水系統(tǒng)充排水的介紹,淺析桐柏輸水系統(tǒng)充排水情況,以供國(guó)內(nèi)同類電站參考。

輸水系統(tǒng)；充排水；總結(jié)

1　概述

桐柏蓄能電站位于浙江省天臺(tái)縣境內(nèi)，距天臺(tái)縣城7 km，是一座日調(diào)節(jié)純抽水蓄能電站，主廠房和主變洞均設(shè)在地下。電站裝機(jī)容量120萬(wàn)kW，內(nèi)設(shè)4臺(tái)單機(jī)容量為30萬(wàn)kW的立軸單機(jī)混流可逆式水泵水輪機(jī)/發(fā)電電動(dòng)機(jī)組。

輸水系統(tǒng)位于上下水庫(kù)之間的山體內(nèi)，采用一洞二機(jī)、斜井、尾部廠房布置方案，主要由上平段、斜井、下平段、尾水段四部分組成。兩條輸水管道的中心間距為48m，洞徑9m，斜井斜長(zhǎng)390.2m。鋼筋混凝土岔管將主管分為二條支管，支管直徑5.5～3.1m，鋼襯長(zhǎng)度107.6～141.9m。從上庫(kù)進(jìn)出水口到機(jī)組中心線輸水管道的長(zhǎng)度是872.85～884.57m。

2　輸水系統(tǒng)充水操作

輸水系統(tǒng)充排水是蓄能電站運(yùn)行過(guò)程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。充水過(guò)程中，隨著輸水系統(tǒng)充水水位的上升,水道襯砌、周圍圍巖承受內(nèi)壓力也趨于上升，巖石結(jié)構(gòu)應(yīng)力也隨之變化，充水太快，則破壞巖石應(yīng)力結(jié)構(gòu)，易造成裂紋甚至裂縫；充水太慢則加長(zhǎng)復(fù)役操作時(shí)間，加長(zhǎng)檢修工期，影響電站、機(jī)組的恢復(fù)備用時(shí)間。故充水過(guò)程中亟需加強(qiáng)監(jiān)測(cè)設(shè)備監(jiān)視，全面把控充水速率，確保設(shè)備、電站安全。

2.1充水條件

（1）1、2號(hào)機(jī)球閥無(wú)水、低油壓開(kāi)關(guān)球閥試驗(yàn)完成；

（2）1、2號(hào)機(jī)無(wú)水、低油壓開(kāi)關(guān)調(diào)速器試驗(yàn)完成；

（3）上庫(kù)1號(hào)進(jìn)出水口閘門系統(tǒng)具備充水條件；

（4）下庫(kù)1、2號(hào)尾閘系統(tǒng)具備充水條件；

（5）1號(hào)輸水系統(tǒng)所有檢修、試驗(yàn)工作已結(jié)束，工作票已終結(jié)或關(guān)閉。

2.2充水前檢查

為確保輸水系統(tǒng)充水安全順利進(jìn)行,在充水前,還需對(duì)輸水系統(tǒng)再次進(jìn)行全面詳細(xì)檢查。輸水系統(tǒng)檢查主要包括以下內(nèi)容：

（1）水道襯砌結(jié)構(gòu)、外觀檢查，灌漿部位質(zhì)量及灌漿孔封堵情況檢查；

（2）水道灌漿后有無(wú)滲水情況，通過(guò)廠房周圍間接觀測(cè)水道滲漏水情況；

（3）水道有無(wú)遺漏物件，雜物清理情況檢查；

（4）檢查1、2號(hào)機(jī)尾水閘門及上庫(kù)1號(hào)進(jìn)出水口事故閘門充水閥操作是否靈活，檢查閘門關(guān)閉狀態(tài)下滲漏水情況，同時(shí)要求二次人員測(cè)試尾水閘門與機(jī)組調(diào)速器、球閥電氣閉鎖情況；

（5）完成蝸殼進(jìn)人孔、尾水管進(jìn)人孔密封情況檢查。

2.3輸水系統(tǒng)充水前狀態(tài)

本次1號(hào)輸水系統(tǒng)1、2號(hào)機(jī)尾水段、下平段及部分斜井段，通過(guò)1、2號(hào)機(jī)尾水閘門充水閥充水，待充水至與下庫(kù)水位一致時(shí)，關(guān)閉1、2號(hào)機(jī)球閥、導(dǎo)葉，開(kāi)啟1、2號(hào)機(jī)尾水閘門；輸水系統(tǒng)上平段及部分斜井段直接由上庫(kù)進(jìn)/出水口閘門充水閥進(jìn)行充水。

（1）關(guān)閉1、2號(hào)機(jī)壓力鋼管、尾水管、蝸殼、球閥閥體排水閥；

（2）關(guān)閉1、2號(hào)機(jī)組導(dǎo)葉、蝸殼進(jìn)人門、尾水管進(jìn)人門；

（3）將1號(hào)機(jī)導(dǎo)葉全關(guān)、球閥關(guān)閉，球閥檢修密封、工作密封退出；

（4）將2號(hào)機(jī)球閥全開(kāi)，2號(hào)機(jī)導(dǎo)葉開(kāi)至空載開(kāi)度。

2.4充水技術(shù)要求

為保證管道結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定,引水系統(tǒng)首次充水必須嚴(yán)格控制水位上升的速度;每一階段充水后穩(wěn)定一段時(shí)間,待監(jiān)測(cè)系統(tǒng)確認(rèn)安全后,方可進(jìn)行下一階段的充水。上下庫(kù)進(jìn)/出水口事故檢修閘門內(nèi)輸水系統(tǒng)充水所需水量為6.9萬(wàn)m3。表1為1號(hào)飲水系統(tǒng)充水參數(shù)。

2.5充水實(shí)施

1號(hào)輸水系統(tǒng)充水分為兩個(gè)階段。

2.5.1第一階段

（1）2014年12月3日

①08：30現(xiàn)地自動(dòng)打開(kāi)1、2號(hào)機(jī)尾閘充水閥，在充水過(guò)程中,水工檢測(cè)班分赴現(xiàn)場(chǎng)和水位檢測(cè)室監(jiān)視監(jiān)測(cè)水道內(nèi)外側(cè)壓力差值變化，嚴(yán)格將水道內(nèi)外壓力差值控制在換算水位值100m之內(nèi)，進(jìn)而嚴(yán)格控制水位上升在10m/h以下，14：00引水遂洞水位充到下庫(kù)水位（EL120），全開(kāi)1、2號(hào)機(jī)尾閘。

②全關(guān)2號(hào)機(jī)導(dǎo)葉、投入導(dǎo)葉鎖錠，關(guān)閉2號(hào)機(jī)球閥，投入1、2號(hào)機(jī)球閥工作密封，做好1、2機(jī)球閥防動(dòng)措施。

（2）2014年12月4日

09：00現(xiàn)地手動(dòng)開(kāi)1號(hào)上庫(kù)進(jìn)出口閘門充水閥，通過(guò)沖水閥開(kāi)度控制充水速率；21：00引水遂洞充至EL240m，標(biāo)志著第一階段充水完成,暫停充水48 h。

第二階段：12月6日～10日

經(jīng)過(guò)后續(xù)多次調(diào)整引水系統(tǒng)充水閥開(kāi)度，將充水速度調(diào)整至5m/h左右。12月8日充水至與上庫(kù)水位平行，水位高程為386m高程，充水閥完全打開(kāi)進(jìn)入第二階段48 h穩(wěn)壓過(guò)程。穩(wěn)壓過(guò)后全開(kāi)1號(hào)上庫(kù)進(jìn)出口閘門，繼而恢復(fù)1、2號(hào)機(jī)球閥防動(dòng)措施。

2.6充水注意要點(diǎn)

（1）操作之前，曾計(jì)劃將1、2機(jī)球閥、導(dǎo)葉均打開(kāi)，用兩臺(tái)機(jī)尾閘充水閥充水，從這次充水過(guò)程來(lái)看，用一臺(tái)機(jī)充速度已夠快，用兩臺(tái)機(jī)尾閘充水閥充水，充下平段以及斜井段時(shí)更難控制。

（2）用上庫(kù)閘門充水閥開(kāi)度調(diào)整充水速度相當(dāng)難調(diào)，判斷充水大小主要依據(jù)上平段充排氣孔聲音確定充水閥開(kāi)度，難以準(zhǔn)確。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，公司立即著手探索研究，實(shí)施增加充水閥開(kāi)度機(jī)械指示技改項(xiàng)目，徹底解決所發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題。

（3）密切監(jiān)測(cè)岔管部位的鋼筋應(yīng)力、混凝土應(yīng)力、滲壓計(jì)測(cè)定的外水壓力、測(cè)縫計(jì)測(cè)定的混凝土襯砌和圍巖間縫隙寬度、基巖變位計(jì)及多點(diǎn)變位計(jì)測(cè)得的圍巖變形、錨桿應(yīng)力計(jì)測(cè)得的錨桿應(yīng)力等。

（4）整個(gè)充水過(guò)程中密切監(jiān)測(cè)山體地下水位,如發(fā)生異常應(yīng)立即采取必要處理措施。

（5）現(xiàn)場(chǎng)加強(qiáng)蝸殼進(jìn)人孔、尾水管進(jìn)人孔的密封情況,如發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)立即停止充水，待問(wèn)題解決后再繼續(xù)充水，若需排空，應(yīng)立即進(jìn)行輸水系統(tǒng)排水操作。

3　輸水系統(tǒng)排水操作

排水比起充水更是一項(xiàng)危險(xiǎn)的工作,不但要保證輸水系統(tǒng)襯砌的安全,而且要控制排空日期，避免影響機(jī)組設(shè)備的檢修開(kāi)工時(shí)間和安排。排水過(guò)程中,圍巖水壓對(duì)輸水水道襯砌形成一種外壓,若排水速率太快，則水道襯砌承受外水壓太大,將造成輸水系統(tǒng)襯砌破壞。因此，輸水系統(tǒng)放空速率要根據(jù)輸水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、水頭、巖石結(jié)構(gòu)、地質(zhì)條件等多種因素確定。

3.1排水速率控制要求

根據(jù)華東勘探設(shè)計(jì)院《輸水系統(tǒng)充排水試驗(yàn)設(shè)計(jì)要求》，并結(jié)合實(shí)際確定：EL240m高程以上每小時(shí)下降水位4 m，EL240 m高程以下每小時(shí)下降水位2～3m；引水隧洞內(nèi)外水頭差不得大于100m。當(dāng)排水設(shè)備流量調(diào)節(jié)不能滿足上述要求時(shí)（即水位下降速率過(guò)快），應(yīng)采取間歇（臺(tái)階）式排水方法使其時(shí)間平均值滿足上述水位下降速率要求。

1號(hào)引水系統(tǒng)排水分段參數(shù)見(jiàn)表2：

3.2排水過(guò)程

1號(hào)輸水系統(tǒng)排水分為四個(gè)階段進(jìn)行，采用打開(kāi)2號(hào)機(jī)壓力鋼管排水閥、鋼管排水隔離閥排至2號(hào)機(jī)尾水管，繼而排至下水庫(kù)，通過(guò)調(diào)整2號(hào)機(jī)壓力鋼管排水閥開(kāi)度去把握控制排水速率：

（1）第一、二階段采用自流排水至下庫(kù)，以3～4 m/h下降速率，水位高程從386m降至131m；

（2）第三個(gè)階段關(guān)閉2號(hào)機(jī)尾水閘門，開(kāi)啟尾水管排水閥，采用自流排水與檢修排水泵排水結(jié)合方式排水，以3m/h下降速率，水位高程從131m降至59.45m；

（3）第四階段采用檢修泵抽排水，以3m/h下降速率，水位高程從59.45m降至40.8m。

3.3排水注意要點(diǎn)

排水過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)測(cè)水道的變化情況是否正常，做到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各種埋入監(jiān)測(cè)設(shè)備所測(cè)數(shù)值是否滿足技術(shù)要求：

（1）排水第三個(gè)階段處在斜管段，按照方案中控制速率3m/h，則1 h排水量在63.585×3=190.8m3，而1、2號(hào)檢修水泵單臺(tái)額定排水量在900m3/h，極易出現(xiàn)檢修泵直接排尾水管中水，從而在球閥至導(dǎo)葉段形成真空，給伸縮節(jié)密封、球閥等設(shè)備造成極大損壞，應(yīng)采取間歇（臺(tái)階）式排水方法并打開(kāi)蝸殼、轉(zhuǎn)輪室排氣閥。

（2）排水第三、四階段過(guò)程中，1、2號(hào)機(jī)尾水管排水形成真空，注意關(guān)小1、2主變空載冷卻水排水閥開(kāi)度來(lái)保證其它主變冷卻水流量正常。

（3）現(xiàn)場(chǎng)操作人員或水工監(jiān)測(cè)人員亟需嚴(yán)密注視外露段壓力鋼管狀態(tài)并監(jiān)聽(tīng)管內(nèi)聲響是否正常，如發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)立即停止排水操作，待異常查明后再繼續(xù)進(jìn)行。

4　輸水系統(tǒng)充排水的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

桐柏抽水蓄能電站輸水系統(tǒng)經(jīng)過(guò)2008年充排水操作，加上此次操作，碰到不少問(wèn)題，也積累不少經(jīng)驗(yàn)：

（1）了解輸水系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖紙資料，掌握充排水方案。

輸水系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)限值的了解是充排水的基礎(chǔ)，充分掌握理解充水方案的技術(shù)要求更是基礎(chǔ)的重點(diǎn)，否則一旦碰到異?；蛞馔?，不能第一時(shí)間準(zhǔn)確處理、詳細(xì)匯報(bào)，極可能發(fā)展為重大事故，造成人身、設(shè)備、電網(wǎng)損失。應(yīng)充分做好基礎(chǔ)準(zhǔn)備工作。

（2）嚴(yán)格做好現(xiàn)場(chǎng)滲漏水情況監(jiān)視和水道內(nèi)外壓力變化監(jiān)測(cè)工作。

在充排水過(guò)程中,應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)測(cè)水道內(nèi)水位及圍巖地下水位的變化情況,監(jiān)測(cè)各個(gè)滲漏水點(diǎn)漏水量變化及趨勢(shì)。例如,桐柏電站的設(shè)計(jì)要求是地下水位高出引水隧洞的水位不能超過(guò)100m,因此,當(dāng)水道放空至下斜井部位時(shí),需暫停一段時(shí)間,待地下水位降至要求水位時(shí)才繼續(xù)排水，充水過(guò)程反之。

（3）明確分工、落實(shí)責(zé)任、建立完善交接聯(lián)絡(luò)機(jī)制。

操作人員、水工監(jiān)測(cè)分工明確，針對(duì)充排水持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，操作人員、水工監(jiān)測(cè)人員輪換頻繁，中間人員輪換極易產(chǎn)生交接不清楚問(wèn)題，應(yīng)建立完善交接機(jī)制，交接時(shí)舉行專門會(huì)議，形成紙質(zhì)工作記事及交接記錄，并落實(shí)個(gè)人責(zé)任制。

（4）控制合理沖排水速率。

嚴(yán)格按照充排水方案執(zhí)行，宜慢不宜快，每個(gè)階段輸水管道應(yīng)待充分穩(wěn)壓后再繼續(xù)下步操作，切忌趕時(shí)間追工期。

5　結(jié)束語(yǔ)

桐柏蓄能電站輸水系統(tǒng)的充排水是一個(gè)復(fù)雜、難度較大、危險(xiǎn)點(diǎn)源較多的工作，經(jīng)過(guò)2005年、2008年、2014年三次輸水系統(tǒng)充排水操作，每次充排水前籌劃、充排水過(guò)程中監(jiān)督、充排水后總結(jié)，積累起不少有益經(jīng)驗(yàn)，此次2014年的1號(hào)輸水系統(tǒng)充排水操作的淺析，對(duì)我國(guó)抽水蓄能電站充排水操作有著較大的指導(dǎo)意義。

[1]楊林德,丁文其.滲水高壓引水隧洞襯砌的設(shè)計(jì)研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，1997（2）.

[2]DL/T5386-2007.水電水利工程巖石試驗(yàn)規(guī)程[S].

[3]俞定男.桐柏抽水蓄能電站輸水系統(tǒng)充排水試驗(yàn)[J].中國(guó)科技信息，2014（08）.

[4]李浩良，孫華平.抽水蓄能電站運(yùn)行與管理[M].杭州：浙江大學(xué)出版社，2013.

[5]林松斌.廣州抽水蓄能電站引水系統(tǒng)充排水實(shí)踐[J].珠江現(xiàn)代建設(shè)，1999（3）.

樊衛(wèi)彬（1987-），男，助理工程師，從事抽水蓄能電站設(shè)備運(yùn)行工作。

TV672

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1672-5387（2015）11-0069-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2015.11.023

2015-07-31