茶阳水电站技术供排水系统设计特点.pdf

第 8期 2 0 1 2年 8月 广东水利水 电 GUANGDONG W ATER RES OURCES AND HYDROPOW ER No 8 Au g 2 01 2 茶阳水电站技术供排水系统设计特点 马秀玲 ，刘 斌 ( 1 广东省水利电力勘测设计研究院，广 东 广州 5 1 0 6 3 5；2 长江电力股份有限公司，湖北 宜昌4 4 3 0 0 0 ) 摘要 ：茶 阳水电站技 术供排 水 系统按 照“ 无人值班、 少人 值守” 的原 则进行设计 。该文主要介绍 了茶 阳水 电站技 术供排 水 系统的组成 、配置及主要设备 的设计特 点。电站 经过 4年 多的运行 ，供排水设备运行 良好 。 关键词 ：水力机械 ；技 术供排 水 ；设计特 点 ；茶 阳水 电站 中图分类号 ：T M7 3 5 文献标 识码 ：B 文章编号 ：1 0 0 8 0 l 1 2 ( 2 0 1 2 ) O 8 0 0 7 3 0 2 茶阳水电站位于汀江 中下游 ，距广东省大埔县茶 阳镇约 1 k m，电站上游约 1 0 k m处有清溪水 电站。茶 阳电站为低水 头径流 电站 ，电站水头为 2 08 0 m， 装机 4台，单机容量 为 7 5 MW，电站 总设 计流量 为 8 28 m。 s 。水电站技术供排水系统虽属于辅助设备 ，但 与水轮发 电机组的安全运行和整个厂房的安全有着紧 密的联系 。技术供排水系统的设计组成应从整个系 统安全可靠性 、运行操作的灵活性 、系统投资的经济 性进行全面综合的考虑。茶 阳电站技术供排水系统按 照“ 无人值班 、少人值守” 的原则进行设计 ，要求系统 可靠性高、易操作 、便于维护 。 1 技术 供水 系统 设计特 点 1 1 技术供水系统设计的基本资料 茶阳电站 最大水头 为 8 0 m，最小 水头 为 2 0 m， 设计水头为 4 1 7 m，多年平均含沙量为 0 2 1 4 k g m ， 地处 亚 热 带 ，多 年平 均 气 温 为 2 1 ，最 高 气 温 为 3 9 q C，最低气温为 一 4 2 。厂家提供的机组主要设备 冷却水量如表 1 所示 ： 表 1 机组主要设备冷却水量 ( 单位 ：m h ) 机组 主要用水设备 冷却水量 发电机空气冷却器 轴 承油冷却器 主轴密封冷却器 8 0 3 O 2 3 变压器采用风冷方式 ，因此 1台机组 的总用水量 为 1 1 2 3 m h 。机组冷却供水系统要求 的冷却器进 口 水压为 0 1 5 0 3 MP a ，发 电机和油库的消防水压要求 为 0 4 0 6 M P a 。 1 2 技术供水系统设计特点 1 2 1 系统设计 技术供水 的供水方式因电站水头范围、水质等不 同而不同，常用的供水方式有 自流供水 、水泵供水 和 混合供水等。 自流供水 的水压由电站 自然水头来保证 ， 水头为 1 28 0 m的水电站 ，一般考虑采用从上游取水 的 自流供水或者 自流减压的供水方式。水头小 于 1 2 m 和大于 8 0 m的水 电站 ，一般采用水泵供水 J 。高水头 电站一般从下游取水 ，低水头电站根据实际情 况，可 以从下游取水也可以从上游取水 。混合供水是采用 自 流和水泵等不同方式相结合 的供水 。由于本 电站水头 较低 ，选用水泵供水。 水泵供水有单元供水和集 中供水 2种 J 。如果采 用单元供水方式 ，电站 4台机组至少需设 4台工作泵 ， 全厂共用 1台备用泵 ，至少需设 5台技术供水泵 ，大 大增加了设备投资 ，因此茶阳电站选用集 中供水方式 。 而集 中供水又可以细分为水泵直接供水和利用水池间 接供水 。采用 1组水泵直接给全厂机组供水 即为直接 供水 ，其 自动控制 比较 复杂 ，而且 当运行机组 台数改 变时会引起供水水压波动 ；而采用水泵一水池集 中供 水方式 ，供水水压比较稳定 ，自动控制 比较 简单 ，而 且经过水池沉淀供水水质 比较好。综上所述 ，茶 阳水 电站技术供水系统采用水泵一水池集 中供水方式 ，从 上游取水经水泵泵水至高位水池 ，再 由高位水池供给 各用水设备 。高位水池可以起到稳压和沉沙 的作 用 ， 因此在高位水池底部装设 了排污设 施。另外供水系统 还设计了 1 条从水泵到机组的旁路 ，若高位水池检修 ， 水泵可直接向用水设备供水 ，如图 1 所示 。 收稿 日期 ：2 0 1 2 0 51 5 ；修回 日期 ：2 0 1 20 5 2 2 作者简介 ：马秀玲 ( 1 9 8 0一) ，女 ，硕士 ，工程师 ，从事水利水电工程水力机械设计工作。 7 3 2 0 1 2年 8月 第 8期 马秀玲 ，等 ：茶阳水 电站技术供 排水系统设计特 点 N o 8 A u g ,2 0 1 2 图 1茶阳技术供 水系统示意 汀江中下游水质较好 ，采用 3根 b 1 5 0除砂斜管 从坝前取水 ，然后汇入 D N 3 0 0的取水总管 ，一部分经 过消防水泵供至建筑 消防用水 ，另一部分 由 3台技术 供水泵经过 2个全 自动滤水器和技术供水总管送至高 位水池 ，再 由高位水池经 D N 3 0 0供水总管送 至各机组 段 ，再经各机组前的电动球 阀和供水支管分别供给机 组各个冷却器 ，最后排至下游尾水 。3个取水 口高差 间隔 0 5 m左 右，并在取水干管 上设 置 D N 2 5的吹扫 口，以防取水 口堵塞 。 1 2 2 主要技术供水设备的选择 技术供水泵要克服水力损失将取水 口的水抽到高 位水池 ，经计算 总的杨程 为 2 3 2 m，4台机组 总用水 量为 4 4 9 2 m h ，为此选用 3台 I S 2 0 01 5 03 1 5离心 水泵 ，2台工作 泵 1台备用 泵。水 泵 流量 为 2 4 0 4 6 0 m h ，扬程为 3 7 2 8 5 m。水泵的启停由高位水池 内的浮球式液位信号器 自动控制 ，运行维护十分方便 。 滤水器长期运行容易堵塞和出现故 障，为使机组 不致 因滤水器故障中断供水而影 响机组的安全可靠运 行 ，选用 2台互为备用的 D A G一1 2 P型 自动滤水器， 其巾 1台检修时，另 1台可投入运行 。这种滤水器可 以 自动清污 、排污与过滤同时完成 ，不影响正常供水 ， 运行维护非常方便。 2排水系统设计特点 排水系统包括厂内渗漏排水 和机组检修排水 2部 分 。 2 1 渗漏排水系统设计特点 2 1 1 渗漏水量 厂内渗漏排水包括厂房水工建筑物渗水 、机组主 轴密封漏水 、灯泡体结雾水 、机 电设备检修排水 、供 排水管道上的阀门漏水及其他漏水。全厂设 置 1个集 水井 ，其有效 容积按 6 0 m i n汇集 的总渗漏 水量确定 ， 7 4 经计算集水井 有效容积 为 6 0 m 。 。渗漏排 水泵房 位于 2 9 3 3 m高程 ，与廊道层同一高程。 2 1 2 渗漏排水泵的选择 渗漏排水泵工作 的可靠性 ，直接关系到厂房 的安 全。从 目前 国内已建成的水 电站渗漏排水泵 的类型来 看 ，可以选择卧式离心泵和立式深井 泵、潜水泵 、液 下排污泵等 。潜水泵噪音 比较大 ，由于电机浸在水中 ， 因而对密封要求较严 ，不便于检查维护 ；卧式离心泵 要装配底阀充水 ，底阀为单 向阀，装在进水管的进 口， 这种方法的缺点是底 阀容易被污物堵塞 ，底 阀水头损 失较大，影响了水泵 的效率 ；立式深井泵有利于防潮 防淹 ，占地空间比较小 ，但维修不方便 ，启动前它的 轴承必须先供给润滑水 ，润滑水 的投入也要按 自动控 制要求设计 ；液下排污泵具有深井泵 的优点 ，而且不 用充水就能启动 ，使用起来 比较方便。综合 以上分析 ， 茶阳电站渗漏排水泵选择 Y D WN型液下排污泵。 渗漏排水 时 间按 3 0 ra i n考虑 ，经计 算 流量 Q： 1 8 0 m h 。下游校核洪水位为 5 8 8 m( 百年一 遇 ) ，此 时 排 水 泵 的 扬 程 约 为 3 9 m。 为 此 选 择 2 台 2 0 0 Y D WN 2 5 0 4 0 5 5型液下排污泵，水泵扬程为4 0 m， 流量 p _ 5 0 m h ，功率为 5 5 k W。2台渗漏排水泵中 1台 为主用 、1台为备用 ，水泵 的启停 由装在渗漏集水井 里的浮球式液位信号器 自动控制 。 2 2 机组检修排水系统设计特点 2 2 1 检修排水量 机组检修排水水量包括上 、下游流道 内积水和上 下游闸门漏水量 ，对 于贯流机不具备 自排的可能，经 计算 ，机组 流道 容积约 4 1 7 9 m ，进水 闸门和尾水 闸 门的漏水总流量约为 6 5 L s 。 2 2 2 检修排水方式 检修排水方式可分为直接排水 和间接排水 2类。 对多泥沙的河流上的电站 ，采用间接排水时 ，由于廊 道内的水流速度较慢 ，易造成淤积 ，必须考虑 清淤措 施。因此茶阳水 电站采用直接排水方式 ，这种检修排 水方式具有运行安全可靠 的优点。每 台机组的检修排 水管分别插入上下游流道 ，4台机组 的吸水管全部连 接到廊道层检修排水总管上，再通过检修排水泵排到 下游尾水 。检修排水泵房位于廊道层 2 9 3 3 m高程 。 2 2 3 检修排水泵的选择 检修排水泵采用单 级双吸离心泵 ，其结构简单 ， 维护方便 ，并且泵 房设 置在廊道层 ，安装位置很 低 ， 不用设置充水设施 。检修排水泵总的流量按照 1台机 组检修 、6 h排干 1台机组 的积水 、并满足单 台水泵的 流量大于 1台机组上下游闸门漏水总量来计算 ，总流 ( 下转第 7 9页) 2 0 1 2年 8月第 8期 广东水利水 电 N o 8 A u g 2 0 1 2 稳定计算安全系数 K = I 6 1 2 0 图 9 计算结果示意 ( 大滑弧 ) 3 结语 经过近半年时 间的紧张施 工，该工程现 已完 工。 开挖完成平台的高程与设计高程一致 ，边坡处理也达 到满足设计要求 。工程实施后 ，既解除了该处工程的 边坡塌方隐患 ，又增加 了坡顶大源镇滑石排坑永久安 置区的安置面积，这对于加快本枢纽主体工程施工进 度 、加快库区移 民安置工作进度 、按期实现省政府提 出的建设 目标 、早 日发挥右岸单 车道公路的防洪抢险 通道使用功能等方面 ，都具有非常重要的意义 。 本次塌方处理 ，在边坡处理 的同时 ，对滑石排坑 口条形山顶先进行 开挖 ，这既确保道路 畅通 ，也为工 程的下一步施工提供施工场地 ，这对于整个工程 的顺 利实施非常有利。同时 ，该边坡塌方工程的顺利完工 也为以后处理同类型边坡塌方问题 的处理提供了 良好 的参考和借鉴作用。 参考文献 ： 1 邓兵，等广东省乐昌峡水利枢纽工程对外交通右岸公 路滑石排条形山塌方处理设计方案 R 广州：广东省 水利电力勘测设计研究院，2 0 0 8 2 邓兵，等广东省乐 昌峡水利枢纽工程对外交通右岸道 路塌方综合处理设计报告 ( 断链前 Y D K 0+3 9 2断链后 Y D K 0+3 3 5段) R 广州：广东省水利电力勘测设计研 究 院，2 0 0 8 3 陈祖煜土质边坡稳定分析原理 方法 程序 M 北京 ：中国水利水 电出版社 ，2 0 0 3 4 陈祖煜土质边坡稳定分析程序 S T A B 2 0 0 5 C P 5 中华人 民共和国水利部S L 3 8 62 0 0 7水利水电工程边 坡设计规范 S 北京 ：中国水利水电出版社，2 0 0 7 ( 本文责任编辑马克俊) ( 上接 第 7 4页) 量为9 3 0 5 m h 。设置 2台检修排水泵，单台泵流量 为4 6 5 m h 。正常尾水位为 5 1 3 1 m，为确保机组及时 检修 ，检修排水泵按下游尾水位 5 3 7 3 m( 5年一遇洪 水位) 来选择扬程。为此选择 2台 B S 2 5 0 3 9单级双 吸泵 ，扬程为 4 2 53 93 2 5 m，流量为 3 6 04 8 5 6 1 2 m h ，功率为 7 5 k W。当机组检修时 ，手动打开 2 台水泵 ，同时抽水 ；当进 出流道水体排干后手动停泵。 检修期间用 1台泵定时抽走闸门漏水。上下游流道检 修排水 口设拦污栅 。 4结 语 茶 阳水 电站已安全运行 4年多 ，技术供排水系统 设备运行 良好 ，根据 电站工作人员反映，采用水泵 一 水池集 中供水方式 的供水水压稳定 ，能达到 电站长期 稳定运行的要求 ，电站 自动化程度高 、占用人员少 、 劳动强度低，给电站带来了良好的经济效益。茶阳水 电站供排水系统的设计方式可 以为其他灯泡贯流式 电 站的设计和技术改造提供一些参考借鉴。 参考文献 ： 1 徐鹏翔引子渡水电站技术供排水系统设计优化探讨 J 贵州水利发电，2 0 0 3 ，( 5 ) ：7 1 7 3 2 彭聃，石刘宏幸长洲水利枢纽工程外江厂房技术供排 水系统设计 J 红水河，2 0 1 0 ，( 5 ) ：1 3 3 天津大学水利系小型水电站( 水轮机部分) M 北京： 水力 电力 出版社 ，1 9 7 9 4 水电站机电设计手册编写组水电站机电设计手册( 水力 机械) M 北京： 水利电力出版社，1 9 8 3 ( 本文责任编辑王瑞兰) 7 9