溪洛渡水电站地下式厂房排水系统管道水锤特性分析.pdf
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1、第 3 9卷第 8期 2 0 1 3 年 8月 水 力 发 电 溪 洛 渡 水 电 玷 地 下 式 厂 房 排 水 系 统 管 道 水 锤 特 性 分 析 李 鹏 ,朱旭 东,张 超 ,李 美 ( 溪洛渡水力发 电厂 ,云 南 永善 6 5 7 3 0 0 ) 摘 要 :以溪洛渡水 电站左岸 地下厂房渗漏排水系统为例 ,对厂房排水 系统 的管道水力特性进行 了分析 ,并针对长 轴深井泵开停机 、泵控 阀故障等情形进行 了水锤分析和计算 ,结果表 明该 系统能够达 到设计要求性 能并保证 开停机 水力过渡过程的安全性 但泵控阀关闭过快或故障均能够引起较大的水锤压力 。 关键词 :地下式厂房 ;排
2、水系统 ;水锤 ;溪洛渡水 电站 An a l y s i s o n W a t e r Ha mme r Ch a r a c t e r i s t i c o f Dr a i n a g e S y s t e m i n t h e Un d e r g r o u n d P o we r h o u s e of Xi l uo du Hy dr opo we r St at i on L I P e n g , Z HU Xu d o n g , Z HANG C h a o , L I Me i ( Xi l u o d u Hy d r o p o w e r P l a
3、 n t , Yo n g s h a n 6 5 7 3 0 0 , Yu n n a n , Ch i n a ) Ab s t r a c t T a k i n g t h e l e a k a g e d r a i n a g e s y s t e m i n t h e l e f t u n d e r g r o u n d p o w e r h o u s e o f Xi l u o d u Hy d r o p o we r S t a t i o n a s c a s e s t u d y , t h e p i p e h y d r a u l i c
4、c h a r a c t e ris t i c s o f d r a i n a g e s y s t e m i s a n a l y z e d , a n d t h e wa t e r h a mme r c h a r a c t e ris t i c s o f t h i s s y s t e m o c c u r r e d i n t h e c o n d i t i o n s o f t h e p o w e r - o n a n d o ff o f l o n g - s h a f t d e e p - w e l l p u mp s a
5、 n d t h e f a i l u r e o f p u mp c o n t r o l v a l v e a r e a l s o c a l c u l a t e d T h e r e s u l t s s h o w t h a t t h e d r a i n a g e s y s t e m c a n me e t d e s i g n r e q u i r e me n t s a n d e n s u r e s s y s t e m s e c u ri t y d u rin g t h e h y d r a u l i c t r a n
6、 s i t i o n pr o c e s s o f pu mps p o we r - on a nd 0f bu t t o o f a s t c l o s e o r t h e f a i l u r e o f p ump c o n t r o l v a l ve wi l l c a us e a h i g he r wa t e r h a mme r pr e s s u r e Ke y W o r d s : u n d e r g r o u n d p o we r h o u s e ; d r a i n a g e s y s t e m; w a
7、 t e r h a mme r ; Xi l u o d u Hy d mp o we r S t a t i o n 中图分类号 : T V 1 3 4; T V 7 3 5 ( 2 7 4 ) 文献标识码 : A 文章编号 : 0 5 5 9 9 3 4 2 ( 2 0 1 3 ) 0 8 - 0 0 5 3 - 0 3 溪 洛 渡 水 电 站 左 、 右 岸 厂 房 均 为 地 下 式 结 构 , 其 中 左 岸 厂 房 渗 漏 排 水 系 统 主 要 动 力 设 备 布 置 在 3 5 9 m 高 程 水 轮 机 层 排 水 管 道 出 口 分 别 设 置 在 3 9 4 m 高 程
8、 9号 和 6号 机 组 尾 水 调 压 室 :右岸 主要 设 备 与 管路 布置 同左 岸基 本 对 称 。厂房 渗 漏 排水 系 统 的 特 点 是 主要 动 力 设 备 由若 干 台 长 轴 深 井 泵 组 成 :水 泵 为 潜 水 多 级 混 流 泵 ,设 计 扬 程 1 1 0 I T I ;水 泵 后 设 置 呼 吸 阀 、水 泵 控 制 阀 、电 动 球 阀等 设 备 ; 管 道 出 口设 在 尾 水 调 压 室 ,为 淹 没或 自由 出流 :渗 漏 检 修 排 水 系 统 总管 公 称 直 径 6 0 0 mm,管 线 最 大 长 度 在 4 0 0 1T I 以上 。 由于该
9、 系 统 属 于长 距 离 、高水 头 有 压 管 道 排 水 故 应 对 管 道 瞬 变 流 引 起 的 过 流 部 件 压 力 变 化进 行 校 核计 算 以满 足 电站 对 排 水 系统 设 备 的 可靠 性 要 求 。 目前 长 距 离 输水 研 究 大 多未 涉 及 地 下 式 厂 房 长 距 离 排 水 的 情 况 ,缺 乏 相 关 资料 。 鉴 于 此 ,本文 以溪 洛 渡水 电站 左 岸地 下 式 厂 房 渗漏 排 水 系 统 为 例 对 排 水 系 统 进 行 管 道 水 锤 特 性 的 计 算 分 析 。 1 排水系统运行方式 1 1 系统组 成及 工作 方式 厂房渗 漏排
10、 水 系统设 置 3台立 式长 轴深 井泵 、1 台耦 合式 潜 水 排 污泵 和 1台潜 水 深 井泵 。长 轴深 井 泵 1台工 作 ,2台备 用 ,工 作泵 与 备用 泵定 期 切 换 ; 水 井 清 污 时 启 动 潜 水 排 污 泵 ,污 水 排 至 尾 水 管 :潜 水 深 井泵 在 非 正 常漏 水 情 况下 启 动 ,以确 保 厂房 和 机 电设 备 的安 全 。尾 调 集水 井 排 水 系统 设 置 3台立 式长 轴深 井 泵 和 1台移 动 式潜 水 排 污泵 。长 轴深 井 收稿 日期 :2 0 1 3 0 6 0 3 作者简 介 :李鹏 ( 1 9 8 2 一 ) ,男
11、 ,山东济 宁人 ,工程 师 ,硕 士 主要从事水 电站辅助设备维 护检修工作 W ( a e r P o w e r V o 1 3 9 N o 8圈 水 力 发 电 2 0 1 3 年 8月 泵 1台工作 ,2台备 用 ,工 作 泵与 备用 泵定 期 切换 : 集水 井 清污 时使 用 移动 式 潜水 排 污泵 ,污水 排 至 尾 调 室 。 各 渗 漏 集 水 井 内 均 设 有 2套 投 入 式 水 位 变 送 器 和 l套浮 子式液 位开 关 ,用 于 自动控制 水泵 启停 , 并 将水 位信 号上送 至计 算机 监控 系统 。 泵 房 地 面 高程 3 5 9 m,水泵 电机 、泵
12、 控 阀 、球 阀等 设 备 安装 高程 3 5 9 6 0 m。 集水 井 井 底 高 程 3 2 8 m,长 轴深 井泵底 端高 程 3 2 9 r n ,深 井泵 停泵水 位 不 超 过 3 3 1 0 0 m,工 作 泵 启 动 水 位 3 4 3 0 0 m,备 用 泵 启 动 水 位 3 4 4 0 0 m,集 水 井 高 报 警 水 位 3 4 5 2 0 m ( 见 图 1 ) 。 排 水 出 口高 程 3 9 4 m, 低 于 坝 址 过 流 量 3 3 5 8 1 m3 s时 的 尾 水 位 4 0 8 2 0 m。 明管段 图 1 厂 房渗 漏 排 水 系统 示 意 1
13、2主设备 性能 机 组 检 修 排 水 系 统 主 要 动 力 设 备 采 用 4 0 0 DMV1 1 5 0 3 5 X3型 三 级 混 流 式 长 轴 深 井 泵 额 定 扬 程 1 1 0 m,额 定 流 量1 0 0 0 m3 h, 流 量 9 与 扬 程 、效率 、轴 功率 P的 3条 特性 曲线如 图 2。 -1 2 0 - 6 7 。 5 : 1 5 0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 0 0 0 1 2 0 01 4 0 0 流量Q m h 翥 。 羹 图 2 40 0DMV11 5 0 -3 5 X3型 长 轴 深 井 泵 综合 性 能 曲线 水 泵 扬
14、 水 管 弯 管 后 设 置 呼 吸 阀 、 多 功 能 水 泵 控 制 阀 、电动球 阀 等过 流部 件 ,其 中泵 控 阀 的功 能是 防止停 机 水 流倒 流 ,缓 开缓 闭 。当泵 启 动 时 ,阀盘 缓 开 ;停 泵 时 ,大小 2个 阀盘 分 步关 闭 ,通 过 增加 全 关时 间起 到减小 水锤 的作用 。 系统输 水 总管 、支管 均采 用 1 Cr l 8 Ni 9 T i 材 质 的 不 锈钢 规格分 别 为 66 3 0 mmx1 0 mm、 b 4 2 6 mmx 8 mm:急 变段 均采 用 转弯 半径 6 0 0 mm 的弯 头 :管 道 及 附 属 件 大 部 分
15、 采 用 混 凝 土 预 埋 方 式 安 装 。 2 管道阻力计算 2 1 计算 方 法 水 泵 机 组 正 常 运 行 时 , 输 水 管 道 沿 线 压 力 可 根 据 管 道 流 速 、管 道 直 径 、管 道 阻 力 参 数 、各 计 算 点 的 高 程 等 进 行 计 算 。计 算 节 点 选 取 水 流 急 变 点 ,包 括 进 出 口 、 弯 管 段 或 渐 变 段 , 共 1 7个( 见 图 3) 。 图 3 中 , 经 过 8号 节 点 以 后 的 总 管 分 成 1 支 路 和 支 路 , 排 水 口 分 别 设 置 于 9号 和 6 号 机 组 段 尾 水 调 压 室 上
16、 游 侧 3 9 4 m 高 程 2条 支 路 互 为 备 用 。 3 5 9 6m 图 3系统管线与计算节点分布 管 道 总 水 力 损 失 的计 算 公 式 为 Z u , A i ( 1 ) 式 中 ,A 为 i 节 点 至 下 一 节 点 沿 程 阻 力 系 数 ; 为 i 节 点 处 局 部 阻 力 系 数 ;I i 为 i 节 点 至 下 一 节 点 管 长 ;d 为 节 点 至 下 一 节 点 管 内 径 ;U i 为 i 节 点 至 下 一 节 点 管 道 流 速 。 将 图 3中 的 管 线 几 何 参 数 、莫 迪 图 查 得 各 直 管 段 沿 程 损 失 系 数 、各
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