水電廠集水井調(diào)節(jié)裝置的設(shè)計(jì)

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(gè)廠房的的最低處，用于收集機(jī)組運(yùn)行中的滲漏水和部分生活用水。本文設(shè)計(jì)了一種集水井調(diào)節(jié)裝置，以解決全廠滲漏水的平衡問(wèn)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(jī)組頂蓋與主軸密封漏水、鋼管伸縮節(jié)漏水及供排水閥門(mén)管件漏水等，其主要特點(diǎn)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(lái)，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(gè)系統(tǒng)稱(chēng)為滲漏排水系統(tǒng)。滲漏排水系統(tǒng)的任務(wù)是及時(shí)、可靠地排除生產(chǎn)棄水和滲漏水，避免廠房?jī)?nèi)部積水和潮濕。

水電廠廠房?jī)?nèi)各種滲漏水，通常通過(guò)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(jī)械設(shè)備的漏水，水輪機(jī)頂蓋與大軸密封的漏水?；炝魇剿啓C(jī)通常用不少于兩根具有足夠斷面的排水管，穿過(guò)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(jī)則專(zhuān)門(mén)用水泵按水位自動(dòng)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(jī)的冷卻水、油水分離器及儲(chǔ)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(wú)法直接靠自壓排至廠外時(shí)，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(jìn)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(jì)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(lái)，然后用水泵抽出。

1.1 廠房滲漏水量應(yīng)計(jì)入的項(xiàng)目

（1）廠房水工建筑物的滲水。

（2）水輪機(jī)頂蓋排水。

（3）壓力鋼管伸縮節(jié)漏水。

（4）排水管道上的閥門(mén)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(jī)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(chǔ)氣罐排污水。

（9）廠房及發(fā)電機(jī)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(jì)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(dòng)地排至廠外。

（2）廠房圍巖滲漏水有條件直接排往下游時(shí)，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(bào)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(chǎng)地的地面高程。

（4）應(yīng)規(guī)定集水井工作泵啟動(dòng)水位、停泵水位、備用泵啟動(dòng)水位和報(bào)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(shí)，宜選大些。

（6）集水井底部應(yīng)設(shè)集水坑，坑深應(yīng)能淹沒(méi)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(duì)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(jì)專(zhuān)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(dòng)化設(shè)計(jì)要求

（1）當(dāng)廠房滲漏集水井水位超過(guò)整定水位時(shí)，應(yīng)自動(dòng)啟動(dòng)工作水泵。若水位繼續(xù)升高達(dá)備用水泵啟動(dòng)水位，則應(yīng)自動(dòng)啟動(dòng)備用水泵并發(fā)信號(hào)。當(dāng)水位下降至正常水位時(shí)，則應(yīng)停止水泵運(yùn)行。水位過(guò)高應(yīng)發(fā)信號(hào)。

（2）廠內(nèi)滲漏排水設(shè)備應(yīng)自動(dòng)操作，集水井應(yīng)設(shè)置水位信號(hào)裝置和報(bào)警裝置。集水井排水裝置能自動(dòng)啟、停工作水泵，工作泵故障時(shí)，備用泵能自動(dòng)投入，在備用泵投入后，應(yīng)能自動(dòng)發(fā)信號(hào)或報(bào)警。

（3）集水井水位信號(hào)應(yīng)遠(yuǎn)離水泵進(jìn)口處，防止水泵工作時(shí)水位波動(dòng)影響信號(hào)器，并應(yīng)布置在便于維修檢查的集水井進(jìn)入孔附近。

（4）滲漏排水泵采用深井水泵時(shí)，深井泵的軸承潤(rùn)滑水管上宜設(shè)自動(dòng)控制供水閥和示流信號(hào)器。

（5）滲漏排水泵（包括備用泵）的揚(yáng)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(shí)間確定。排水時(shí)間宜取20～30min。工作泵的臺(tái)數(shù)應(yīng)安排水量確定。除工作泵外，至少應(yīng)設(shè)置一臺(tái)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(tái)備用泵。

（7）對(duì)于汛期尾水位變幅較大且持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的水電廠和多泥沙水電廠，可增設(shè)汛期專(zhuān)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(shí)，也可選用離心泵。接排至下游最高尾水位以上。經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)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(shí)滲漏排水能正常運(yùn)行。

（10）滲漏排水系統(tǒng)的布置要求。水泵集中在水泵房?jī)?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(gè)集水井至少設(shè)兩臺(tái)水泵，一臺(tái)工作，一臺(tái)備用。

2 原設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題

目前運(yùn)行的某水電站機(jī)組滲漏水，在全廠滲漏水的排水設(shè)計(jì)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(jī)組及設(shè)備漏水，而壩內(nèi)集水井收集壩體滲漏水，但是機(jī)組大軸漏水量比較大，占所有滲漏水的75%。在運(yùn)行過(guò)程中，常常存在以下幾個(gè)問(wèn)題：

1、由于各個(gè)集水井的設(shè)備故障時(shí)，排水能力有限，易造成水淹廠房。

2、兩個(gè)集水井無(wú)法互補(bǔ)。

3 改進(jìn)的方法

針對(duì)上述存在的問(wèn)題，本文研究設(shè)計(jì)了一種水電廠集水井調(diào)節(jié)裝置。改進(jìn)后再?zèng)]有出現(xiàn)一次水淹事故，并全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化及無(wú)人值守，安全可靠地運(yùn)行近兩年。

3.1 裝置介紹

本實(shí)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(jī)組漏斗A、閥門(mén)D1 和閥門(mén)D2 構(gòu)成，其中機(jī)組漏斗設(shè)置在機(jī)組的漏水處，且機(jī)組漏斗的通過(guò)管道分別連接廊道1 和廊道 2，所述廊道1 與機(jī)組漏斗之間的管道上設(shè)置閥門(mén)D1，廊道2 與機(jī)組漏斗 15 之間的管道上設(shè)置閥門(mén) D2，通過(guò)閥門(mén) D1 和閥門(mén)D2 控制機(jī)組滲漏水的流向，從而集水井之間的互補(bǔ)性，運(yùn)行方式更加靈活。

（1）廊道1 通過(guò)排水溝連接滲漏集水井1，滲漏集水井1 通過(guò)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(guò)排水泵2 將滲漏水排出。

（2）滲漏集水井2 通過(guò)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(jìn)行集中排出。

3.2 工作原理

本設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)裝置的工作原理是：因?yàn)闄C(jī)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(jī)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(guò)排水調(diào)節(jié)裝置可以有效的切換機(jī)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(shí)流向兩個(gè)集水井，這樣解決集水井之間的互補(bǔ)性，運(yùn)行方式更加靈活。

4 結(jié)束語(yǔ)

該水電站集水井改造并投入運(yùn)行以來(lái)，消除了水淹廠房等重大安全隱患，達(dá)到預(yù)期效果。為水電站科學(xué)安全運(yùn)行提供了可靠的保證。

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