陳子豪+劉恩喆
摘 要:集水井是水電廠的重要組成部分,布置在整個廠房的的最低處,用于收集機組運行中的滲漏水和部分生活用水。本文設(shè)計了一種集水井調(diào)節(jié)裝置,以解決全廠滲漏水的平衡問題,防止事故發(fā)生。
關(guān)鍵詞:集水井調(diào)節(jié)裝置;滲漏水
水電站集水井是電站滲漏水、檢修水和部分生產(chǎn)用水的排泄系統(tǒng)。電站滲漏排水、通常包括廠內(nèi)水工建筑物的滲水、機組頂蓋與主軸密封漏水、鋼管伸縮節(jié)漏水及供排水閥門管件漏水等,其主要特點是排水量小,高程較低,不能靠自流排至下游,所以設(shè)有集水井,把滲漏水集中起來,用水泵抽出。
1 滲漏排水系統(tǒng)技術(shù)要求
水電廠不能自流排除的用水和滲水要集中到集水井,再用水泵排到下游,這個系統(tǒng)稱為滲漏排水系統(tǒng)。滲漏排水系統(tǒng)的任務(wù)是及時、可靠地排除生產(chǎn)棄水和滲漏水,避免廠房內(nèi)部積水和潮濕。
水電廠廠房內(nèi)各種滲漏水,通常通過排水溝和排水管,引至廠房最低部的集水井中,再用滲漏排水泵排至下游。滲漏排水主要包括:
(1)機械設(shè)備的漏水,水輪機頂蓋與大軸密封的漏水?;炝魇剿啓C通常用不少于兩根具有足夠斷面的排水管,穿過固定導(dǎo)葉中部孔,把這一部分漏水自流排入集水井;軸流式水輪機則專門用水泵按水位自動控制啟停,將這一部分漏水直接排至下游。
(2)廠房設(shè)備的生產(chǎn)排水。如沖洗濾水器的污水、水冷式空氣壓縮機的冷卻水、油水分離器及儲氣罐的排水、空氣冷卻器壁外的冷凝水、空調(diào)用水的排水等,當(dāng)無法直接靠自壓排至廠外時,納入滲漏排水系統(tǒng)。
(3)水電廠下部生活用水的排水。
(4)廠房水工建筑物的滲水。包括蝸殼和尾水管進入坑、蝶閥坑、低洼處、地面排水溝的積水。
滲漏排水的特征是排水量小,不集中,很難用計算方法予以確定,高程較低,不能靠自壓排出。因此,一般水電廠需設(shè)置集水井將上述滲漏水收集起來,然后用水泵抽出。
1.1 廠房滲漏水量應(yīng)計入的項目
(1)廠房水工建筑物的滲水。
(2)水輪機頂蓋排水。
(3)壓力鋼管伸縮節(jié)漏水。
(4)排水管道上的閥門漏水。
(5)空氣冷卻器的冷凝水和檢修防水。
(6)水冷式空氣壓縮機的冷卻排水。
(7)水冷式變頻器的冷卻排水。
(8)氣水分離器和儲氣罐排污水。
(9)廠房及發(fā)電機消防排水。
(10)水泵和管路漏水、結(jié)露水。
(11)空調(diào)器冷卻排水。
(12)其他必須排入集水井的水。
1.2 滲漏排水集水井設(shè)計要求
(1)集水井匯集不能自流排出的廠內(nèi)滲漏水,用泵自動地排至廠外。
(2)廠房圍巖滲漏水有條件直接排往下游時,不應(yīng)排至廠內(nèi)集水井。但允許地下廠房圍巖滲漏水排至集水井。
(3)集水井應(yīng)布置在廠房最低處。集水井的報警水位應(yīng)低于最底層的交通廊道、操作廊道及布置有永久設(shè)備場地的地面高程。
(4)應(yīng)規(guī)定集水井工作泵啟動水位、停泵水位、備用泵啟動水位和報警水位等。
(5)集水井的有效容積,宜安匯集30~60min廠內(nèi)總滲漏水量確定,有條件時,宜選大些。
(6)集水井底部應(yīng)設(shè)集水坑,坑深應(yīng)能淹沒水泵吸水管底閥。集水井底部地面應(yīng)有傾向集水坑的坡度。
(7)應(yīng)設(shè)集水井的清污通道與清污措施。對多泥沙水電廠的集水井,排水泵底閥附近應(yīng)設(shè)沖淤設(shè)施。
(8)廠房水工建筑物的滲漏水量應(yīng)由廠房設(shè)計專業(yè)提供。其他滲漏水量可參照已建條件相似的水電廠和廠家資料估算。
1.3 滲漏排水系統(tǒng)自動化設(shè)計要求
(1)當(dāng)廠房滲漏集水井水位超過整定水位時,應(yīng)自動啟動工作水泵。若水位繼續(xù)升高達備用水泵啟動水位,則應(yīng)自動啟動備用水泵并發(fā)信號。當(dāng)水位下降至正常水位時,則應(yīng)停止水泵運行。水位過高應(yīng)發(fā)信號。
(2)廠內(nèi)滲漏排水設(shè)備應(yīng)自動操作,集水井應(yīng)設(shè)置水位信號裝置和報警裝置。集水井排水裝置能自動啟、停工作水泵,工作泵故障時,備用泵能自動投入,在備用泵投入后,應(yīng)能自動發(fā)信號或報警。
(3)集水井水位信號應(yīng)遠離水泵進口處,防止水泵工作時水位波動影響信號器,并應(yīng)布置在便于維修檢查的集水井進入孔附近。
(4)滲漏排水泵采用深井水泵時,深井泵的軸承潤滑水管上宜設(shè)自動控制供水閥和示流信號器。
(5)滲漏排水泵(包括備用泵)的揚程應(yīng)按最高尾水位,或出水口高程與集水井最低水位之差加上管道水力損失確定。
(6)滲漏排水工作泵的流量應(yīng)按集水井的有效容積、滲漏水量和排水時間確定。排水時間宜取20~30min。工作泵的臺數(shù)應(yīng)安排水量確定。除工作泵外,至少應(yīng)設(shè)置一臺備用泵,其流量宜與工作泵相等。如有特殊原因,則允許加大備用泵的流量或選用多臺備用泵。
(7)對于汛期尾水位變幅較大且持續(xù)時間較長的水電廠和多泥沙水電廠,可增設(shè)汛期專用滲漏排水泵和加大滲漏排水集水井容積。
(8)滲漏排水泵宜選用深水井泵、射流泵或潛水泵。有條件時,也可選用離心泵。接排至下游最高尾水位以上。經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟論證,滲漏水也可排往尾水隧洞,但應(yīng)保證尾水隧洞檢修時滲漏排水能正常運行。
(10)滲漏排水系統(tǒng)的布置要求。水泵集中在水泵房內(nèi),集水井設(shè)在水泵房的下層。集水井通常布置在安裝間下層、廠房一端、尾水管之間或廠房上游側(cè)。集水井的底部高程要足夠低,以便自流集水。每個集水井至少設(shè)兩臺水泵,一臺工作,一臺備用。
2 原設(shè)計存在的問題
目前運行的某水電站機組滲漏水,在全廠滲漏水的排水設(shè)計上,仍設(shè)置了廠內(nèi)滲漏集水井和壩內(nèi)滲漏集水井,廠內(nèi)集水井收集機組及設(shè)備漏水,而壩內(nèi)集水井收集壩體滲漏水,但是機組大軸漏水量比較大,占所有滲漏水的75%。在運行過程中,常常存在以下幾個問題:
1、由于各個集水井的設(shè)備故障時,排水能力有限,易造成水淹廠房。
2、兩個集水井無法互補。
3 改進的方法
針對上述存在的問題,本文研究設(shè)計了一種水電廠集水井調(diào)節(jié)裝置。改進后再沒有出現(xiàn)一次水淹事故,并全部實現(xiàn)自動化及無人值守,安全可靠地運行近兩年。
3.1 裝置介紹
本實施例中,該水電廠集水井裝置系統(tǒng)如圖1所示,所述排水調(diào)節(jié)裝置由機組漏斗A、閥門D1 和閥門D2 構(gòu)成,其中機組漏斗設(shè)置在機組的漏水處,且機組漏斗的通過管道分別連接廊道1 和廊道 2,所述廊道1 與機組漏斗之間的管道上設(shè)置閥門D1,廊道2 與機組漏斗 15 之間的管道上設(shè)置閥門 D2,通過閥門 D1 和閥門D2 控制機組滲漏水的流向,從而集水井之間的互補性,運行方式更加靈活。
(1)廊道1 通過排水溝連接滲漏集水井1,滲漏集水井1 通過排水泵1將滲漏水排出,而廊道2 連通滲漏集水井2,滲漏集水井2 通過排水泵2 將滲漏水排出。
(2)滲漏集水井2 通過管道連接設(shè)備室地漏、普通地漏和廠房地漏,將水電廠中所有的滲漏水進行集中排出。
3.2 工作原理
本設(shè)計調(diào)節(jié)裝置的工作原理是:因為機組滲漏水占所有滲漏水的 75%,通常情況下,滲漏集水井1收集廊道1和機組的滲漏水,而滲漏集水井2收集廠房地漏、設(shè)備地漏、其他地漏、廊道 B 的漏水,通過排水調(diào)節(jié)裝置可以有效的切換機組漏水的流向,根據(jù)需要可以流向滲漏集水井1 或滲漏集水井2,也可以同時流向兩個集水井,這樣解決集水井之間的互補性,運行方式更加靈活。
4 結(jié)束語
該水電站集水井改造并投入運行以來,消除了水淹廠房等重大安全隱患,達到預(yù)期效果。為水電站科學(xué)安全運行提供了可靠的保證。
參考文獻
[1]李郁俠,程云山,李延順,等.水力發(fā)電機組輔助設(shè)備[M].中國水利水電出版社,2013.
[2]肖志勇.水電廠集水井控制系統(tǒng)的優(yōu)化[J].華電技術(shù),2013.
[3]馬金華,鄭太林.安城電站集水井管路系統(tǒng)的改造[J].小水電,2002
[4]周玉玲,鄭小琴.水電站集水井抽水控制裝置的改進措施[J].華電技術(shù),2009
[5]謝云敏,劉德輝,曹欣,孫振輝.水電廠集水井自動化設(shè)計[J].中國農(nóng)村水利水電,2003
[6]劉金虹.集水井抽排水系統(tǒng)改造[J].湖南水利水電,2005