淺談猴子巖水電站通風(fēng)設(shè)計的優(yōu)化

陳 川， 李 治 國

(中國電建集團成都勘測設(shè)計研究院有限公司,四川 成都 610072)

1 工程概況

猴子巖水電站位于甘孜藏族自治州康定縣境內(nèi)，廠房為地下廠房。電站按“為無人值班，少人值守”原則設(shè)計。猴子巖水電站的氣象資料主要依據(jù)丹巴氣象站提供的氣象參數(shù)進(jìn)行修正計算后確定如下：

年平均溫度 14.5 ℃

極端最高溫度 37.7 ℃

極端最低溫度 -10.6 ℃

最熱月平均溫度 22.5 ℃

夏季通風(fēng)溫度 28 ℃，

年平均相對濕度 52%

夏季通風(fēng)相對濕度 61%(丹巴為42%)

夏季空調(diào)溫度 31.6 ℃

夏季空調(diào)濕球溫度 20.5 ℃

冬季通風(fēng)溫度 4 ℃

冬季采暖溫度 1 ℃

冬季空調(diào)溫度 0 ℃

夏季最多風(fēng)向 ENE

猴子巖電站采用自然進(jìn)風(fēng)和機械送風(fēng)、機械排風(fēng)的通風(fēng)方式。另設(shè)置局部空調(diào)和局部除濕。

廠房進(jìn)風(fēng)一路通過風(fēng)機送風(fēng)至廠房拱頂，再通過風(fēng)口下送至發(fā)電機層。然后經(jīng)發(fā)電機層夾墻預(yù)埋風(fēng)管由風(fēng)機送至發(fā)電機以下各層及副廠房；另一路通過交通洞自然進(jìn)風(fēng)，到達(dá)廠內(nèi)。

廠房排風(fēng)一部分經(jīng)主廠房拱頂排風(fēng)道的排風(fēng)機直接排至室外，為主廠房排風(fēng)系統(tǒng)；另一部分排風(fēng)經(jīng)母線道后再經(jīng)母線道端部夾墻排至主變風(fēng)道層，由主變排風(fēng)機和排風(fēng)道排至室外，為主變洞排風(fēng)系統(tǒng)。其余部分排風(fēng)通過出線洞的排風(fēng)機排至室外。主廠房排風(fēng)系統(tǒng)和主變洞排風(fēng)系統(tǒng)均為全廠主排風(fēng)系統(tǒng)，承擔(dān)全廠85%以上的排風(fēng)任務(wù)。

2 可研階段及招標(biāo)階段設(shè)計

可研設(shè)計階段，主廠房排風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計風(fēng)量為：17.99×104m3/h；主變洞排風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計風(fēng)量：50.03×104m3/h。全廠總通風(fēng)量為：81.33×104m3/h。

主廠房排風(fēng)系統(tǒng)由副廠房端頭的風(fēng)道層、排風(fēng)豎井、主廠排風(fēng)機室、主廠房排風(fēng)平洞、聯(lián)合排風(fēng)平洞組成。廠房排風(fēng)道末端為廠房排風(fēng)豎井，排風(fēng)豎井高約127 m，直徑4.0 m；然后通過廠房風(fēng)機室進(jìn)入聯(lián)合排風(fēng)平洞，聯(lián)合排風(fēng)平洞為廠房和主變室共同的排風(fēng)平洞，斷面尺寸為6.2 m×7.5 m。洞口位于溢洪洞進(jìn)口處，高程為1 848.00 m，結(jié)合溢洪洞開挖的永久邊坡，利用溢洪洞右邊墻頂部作為出口平臺。

主變洞排風(fēng)系統(tǒng)由主變室頂拱風(fēng)道層、排風(fēng)豎井、主變室排風(fēng)機室、排風(fēng)平洞、聯(lián)合排風(fēng)平洞組成。風(fēng)從頂拱風(fēng)道層進(jìn)入設(shè)在主變室中心處的排風(fēng)豎井，排風(fēng)豎井高約120 m，直徑6.2 m；然后通過主變風(fēng)機室進(jìn)入排風(fēng)平洞，斷面尺寸為5.0 m×6.5 m，城門洞型。與廠房排風(fēng)洞結(jié)合后，進(jìn)入聯(lián)合排風(fēng)平洞。

招標(biāo)階段暖通專業(yè)設(shè)計不變。水工專業(yè)小幅縮減了部分排風(fēng)通道的截面積，總體變化不大。

3 優(yōu)化的原因

技施設(shè)計階段，由于溢洪洞進(jìn)口部位布置調(diào)整，改由明路接入溢洪洞閘室。需將排風(fēng)系統(tǒng)聯(lián)合排風(fēng)平洞洞口位置進(jìn)行調(diào)整。同時，由于廠區(qū)山體內(nèi)洞室縱橫交錯，空間關(guān)系復(fù)雜，布置難度比較大，在滿足通風(fēng)要求的前提下，如果將廠房排風(fēng)豎井和主變排風(fēng)豎井合并，其它洞室的布置將具有更大的靈活性，為施工支洞的布置提供必要的空間。因此，在技施設(shè)計階段，對排風(fēng)系統(tǒng)洞室進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。

4 優(yōu)化的瓶頸問題及其解決

優(yōu)化的瓶頸問題在于：主廠房排風(fēng)系統(tǒng)和主變洞排風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)量及風(fēng)壓差異很大，如果合并，兩個排風(fēng)系統(tǒng)相互干擾很大，會影響全廠通風(fēng)效果。這也是以往的大型電站沒有把主廠房排風(fēng)系統(tǒng)和主變洞排風(fēng)系統(tǒng)合并的根本原因。

經(jīng)反復(fù)研究、計算和分析，確定主廠房排風(fēng)系統(tǒng)和主變洞排風(fēng)系統(tǒng)合并的基本思路是：

(1)兩個主排風(fēng)系統(tǒng)不能完全和并。排風(fēng)機室不能合并；排風(fēng)機室與廠房之間洞室不能合并；排風(fēng)機室與廠外之間洞室可以合并。

(2)排風(fēng)機室不能合并，但可以布置在同一洞室內(nèi)，用隔墻隔開。以便于其它部位的合并。

(3)盡可能將排風(fēng)機室設(shè)置在靠近廠房的位置，從而增加可合并洞室的量，減少不可合并洞室的量。

(4)主廠房排風(fēng)系統(tǒng)和主變洞排風(fēng)系統(tǒng)的全部分機均裝設(shè)止回閥和電動開關(guān)閥，以防止兩個排風(fēng)系統(tǒng)排風(fēng)倒灌的發(fā)生。

5 優(yōu)化調(diào)整方案

優(yōu)化調(diào)整方案，重新設(shè)計兩個排風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)量和風(fēng)壓，盡量避免其相互干擾。通風(fēng)系統(tǒng)總通風(fēng)量相較可研階段提升了20%。主廠房排風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計風(fēng)量為：57.8×104m3/h；主變洞排風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計風(fēng)量：24.38×104m3/h。全廠總通風(fēng)量為：98×104m3/h。

方案將可研設(shè)計階段的兩條排風(fēng)豎井合并成一條聯(lián)合排風(fēng)豎井。主廠房排風(fēng)機室與主變洞排風(fēng)機室由分散布置在兩個豎井頂部，改為集中布置在聯(lián)合排風(fēng)豎井底部，即主變洞右端頭。

方案中主廠房排風(fēng)系統(tǒng)洞室由主廠房進(jìn)風(fēng)兼排風(fēng)洞、廠房排風(fēng)平洞、主廠房排風(fēng)機室、聯(lián)合排風(fēng)豎井和聯(lián)合排風(fēng)平洞組成。主變洞排風(fēng)系統(tǒng)洞室由主變洞排風(fēng)機室、聯(lián)合排風(fēng)豎井和聯(lián)合排風(fēng)平洞組成。聯(lián)合排風(fēng)豎井高約106 m，直徑7.3 m。

優(yōu)化調(diào)整后的主廠房排風(fēng)系統(tǒng)廠房排風(fēng)系統(tǒng)由副廠房端頭的風(fēng)道層、通風(fēng)洞、主廠房排風(fēng)平洞、主廠排風(fēng)機室、聯(lián)合排風(fēng)機室、聯(lián)合排風(fēng)豎井以及聯(lián)合排風(fēng)平洞組成。通風(fēng)洞將進(jìn)風(fēng)洞與廠房排風(fēng)道合二為一，并用隔墻隔開，長440.04 m，斷面尺寸為8.0 m×9.0 m，城門洞型。廠房排風(fēng)道末端為廠房排風(fēng)平洞，結(jié)合主變施工上支洞改建而成，長63 m，斷面尺寸為8.0 m×7.0 m，城門洞型。廠房排風(fēng)道末端接主廠房排風(fēng)機室，在頂拱聯(lián)合排風(fēng)機室匯合后進(jìn)入聯(lián)合排風(fēng)豎井，高103.7 m，直徑為φ7.3m。再通過聯(lián)合排風(fēng)平洞排至溢洪洞進(jìn)口1 848 m高程。聯(lián)合排風(fēng)豎井高程1 840.0 m，與該處省道S211復(fù)建公路高程相當(dāng)，可方便通過S211布置施工通道進(jìn)行聯(lián)合排風(fēng)平洞和豎井開挖，聯(lián)合排風(fēng)平洞出口結(jié)合頂層灌漿廊道布置，施工通道和出口的布置有效的減少了與大壩標(biāo)的施工干擾。

根據(jù)優(yōu)化調(diào)整后的方案布置，主廠房排風(fēng)和主變洞排風(fēng)在主變端頭匯合，2條豎井合并為一條聯(lián)合排風(fēng)豎井，線路簡潔，土建工程量得到了優(yōu)化。在通風(fēng)系統(tǒng)總通風(fēng)量提升了20%的情況下，主廠房排風(fēng)機室與主變洞排風(fēng)機室由分散布置在兩個豎井頂部改為集中布置在主變洞右端頭，有利于風(fēng)機室內(nèi)的通風(fēng)和電氣設(shè)備的安裝和檢修。

6 結(jié) 語

技施設(shè)計階段，由于溢洪洞進(jìn)口部位布置調(diào)整，改由明路接入溢洪洞閘室。需將排風(fēng)系統(tǒng)聯(lián)合排風(fēng)平洞洞口位置進(jìn)行調(diào)整。同時，由于廠區(qū)山體內(nèi)洞室縱橫交錯，空間關(guān)系復(fù)雜，布置難度比較大，在滿足通風(fēng)要求的前提下，如果將廠房排風(fēng)豎井和主變排風(fēng)豎井合并，其它洞室的布置將具有更大的靈活性，為施工支洞的布置提供必要的空間。猴子巖電站對全廠主排風(fēng)系統(tǒng)洞室的優(yōu)化調(diào)整，主要是基于簡化廠區(qū)山體內(nèi)洞室系統(tǒng)的目的，同時也起到了節(jié)約土建工程量和便于機電安裝和檢修的作用。