向家壩右岸地下電站“兩機(jī)一洞”排水方式探討

謝輝平，熊斌，周玉國

（中國長江電力股份有限公司向家壩電廠，四川宜賓644612）

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向家壩右岸地下電站“兩機(jī)一洞”排水方式探討

謝輝平，熊斌，周玉國

（中國長江電力股份有限公司向家壩電廠，四川宜賓644612）

簡(jiǎn)要介紹了向家壩電站機(jī)組布置結(jié)構(gòu)，對(duì)其“兩機(jī)一洞”的尾水系統(tǒng)排水方式進(jìn)行了分析，得出了高尾水位下不同排水方式的排水時(shí)間及機(jī)組停運(yùn)時(shí)間，以期對(duì)本電站及其它類似電站的排水方式提供參考，縮短機(jī)組停運(yùn)時(shí)間。并對(duì)電站相關(guān)設(shè)計(jì)提出了建議。

向家壩；兩機(jī)一洞；水輪發(fā)電機(jī)組；排水

1　引言

向家壩電站是金沙江流域開發(fā)的最末級(jí)電站，距下游云南省水富縣城1.5km，距四川省宜賓市33km，左右岸電站各安裝4臺(tái)800MW混流式水輪發(fā)電機(jī)組。右岸電站為地下廠房，引水系統(tǒng)為一機(jī)一洞，尾水系統(tǒng)采用兩管合一尾水隧洞的“兩機(jī)一洞”布置型式[1]（見圖1）。每臺(tái)機(jī)組引水系統(tǒng)各設(shè)有一道檢修門和一道快速門，尾水管各設(shè)有一道尾水管檢修門。2臺(tái)機(jī)組合用一個(gè)尾水洞，每個(gè)尾水洞各設(shè)有一道尾水洞檢修門。

圖1　向家壩右岸電站機(jī)組布置示意圖

根據(jù)文獻(xiàn)[1-4]資料，右岸地下廠房運(yùn)行的尾水位變幅達(dá)29.18m，設(shè)于地廠內(nèi)的機(jī)組尾水管檢修門操作廊道低于最高尾水位，故每臺(tái)機(jī)組尾水管檢修門門槽各設(shè)有一塊密封蓋板。當(dāng)尾水位較高，可能溢出尾水管檢修門操作廊道時(shí)，尾水管檢修門門槽密封蓋板不能直接開啟。只有落下尾水洞檢修門將尾水洞內(nèi)水位排至一定水位以下時(shí)才能開啟門槽密封蓋板再操作尾水管檢修門，而這將影響相鄰機(jī)組的正常運(yùn)行。為此，對(duì)向家壩右岸地下電站高尾水位的排水方式進(jìn)行分析，計(jì)算相關(guān)機(jī)組的停運(yùn)時(shí)間，以期對(duì)實(shí)際操作提供參考。

2　獨(dú)立引水及尾水系統(tǒng)機(jī)組排水方式

其排水流程如下：

1）機(jī)組停機(jī)；

2）落進(jìn)水口工作門或檢修門；

3）排引水管道及蝸殼的水，使其與尾水平壓；

4）蝸殼平壓后落下尾水管檢修門；

5）開啟尾水盤形閥，將水排至檢修集水井；

6）檢修排水泵運(yùn)行，將水排至下游。

向家壩右岸地下電站機(jī)組排水方式可參考獨(dú)立引水及尾水系統(tǒng)機(jī)組進(jìn)行，僅“步驟4”需根據(jù)情況選擇落尾水管檢修門或尾水洞檢修門或兩者聯(lián)合操作。

3　向家壩右岸地下電站排水方式分析

按向家壩右岸地下電站尾水系統(tǒng)的布置條件，機(jī)組檢修下游擋水可以采用尾水管檢修門、尾水洞檢修門、尾水洞＋尾水管檢修門聯(lián)合操作等3種方式來實(shí)現(xiàn)檢修條件。2臺(tái)機(jī)組共用一個(gè)尾水洞，它們檢修排水相互影響。下面以一臺(tái)機(jī)組（A）正常運(yùn)行，共尾水洞的另一臺(tái)機(jī)組（B）檢修排水為例，來分析向家壩右岸地下電站機(jī)組的檢修排水。

當(dāng)下游尾水位低于尾水管檢修門操作廊道高程時(shí)，其落門排水方式與獨(dú)立引水及尾水系統(tǒng)機(jī)組基本一致，在此不作分析。

當(dāng)下游尾水位高于尾水管檢修門操作廊道高程時(shí)，其落門排水有2種方式：①落尾水洞檢修門，排A機(jī)組、B機(jī)組及尾水洞的水；②先落尾水洞檢修門排尾水洞部分水，再落B機(jī)組尾水管檢修門排B機(jī)組的水。以上2種方式排水時(shí)間及相應(yīng)機(jī)組停運(yùn)時(shí)間不一樣，為此對(duì)2種排水方式進(jìn)行分析。

3.1尾水洞檢修門單獨(dú)操作

方式①：尾水洞檢修門單獨(dú)操作，此方式直接通過尾水洞檢修門將A機(jī)組、B機(jī)組及尾水洞一起與下游尾水隔離進(jìn)行排水，詳細(xì)流程見表1。

3.2尾水洞＋尾水管檢修門聯(lián)合操作

方式②：尾水洞+尾水管檢修門聯(lián)合操作，此方式先落尾水洞檢修門排部分水，當(dāng)尾水洞內(nèi)水位排至安全水位時(shí)，開啟B機(jī)組尾水管檢修門門槽密封蓋板，再落B機(jī)組尾水管檢修門進(jìn)行排水，詳細(xì)流程見表2。

表1　方式①操作步驟及時(shí)間

表2　方式②操作步驟及時(shí)間

3.3小結(jié)

從以上操作流程及計(jì)算可得出以下結(jié)論：

1）當(dāng)機(jī)組檢修時(shí)間小于23.5 h，2種排水方式機(jī)組停運(yùn)時(shí)間差別不明顯。只有當(dāng)檢修時(shí)間大于23.5h，方式②的優(yōu)勢(shì)才逐漸顯現(xiàn)。

2）方式①操作較簡(jiǎn)單，風(fēng)險(xiǎn)低，但相鄰機(jī)組停運(yùn)時(shí)間受檢修機(jī)組影響較大，且檢修排水系統(tǒng)需長時(shí)間連續(xù)運(yùn)行，對(duì)檢修排水系統(tǒng)要求較高。

3）方式②操作較復(fù)雜，需多次操作尾水管及尾水洞檢修閘門，還需開啟相鄰機(jī)組的尾水盤形閥，若不能完全關(guān)嚴(yán)，仍需將尾水洞的水排空，這將延長排水時(shí)間，導(dǎo)致機(jī)組停運(yùn)時(shí)間的增加。

4　結(jié)論

近年來，我國水電行業(yè)得到大力的發(fā)展，建設(shè)了三峽等一系列大型、特大型水電站。由于水電站大多處于高山峽谷地區(qū)，受地形等條件限制，很多水電站為地下廠房，并且采用多臺(tái)機(jī)組共用一個(gè)引水隧洞或者多臺(tái)機(jī)組共用一個(gè)尾水隧洞的形式。對(duì)于此類電站提出以下建議：

1）在條件允許的情況下，盡可能將尾水管閘門操作廊道設(shè)在最高尾水位以上，以減小下游尾水的影響。

2）在尾水管閘門操作廊道低于尾水位的情況下，可將閘門的操作機(jī)構(gòu)由橋門機(jī)改為液壓?jiǎn)㈤]機(jī)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方操作，避免人員進(jìn)入操作廊道，也更容易實(shí)現(xiàn)封閉，減小尾水的影響。

3）為避免機(jī)組排水盤形閥堵塞，應(yīng)設(shè)計(jì)可靠的攔污柵或者在排水管上串聯(lián)閥門，提高閥門關(guān)閉的可靠性。

[1]張強(qiáng)，劉保華.向家壩水電站右岸變頂高尾水洞的水力計(jì)算[J].水力發(fā)電，2014，30（3）:32-33.

[2]辜曉原，李佛炎，禹芝文.向家壩水電站地下廠房變頂高尾水系統(tǒng)研究[J].水力發(fā)電，2004，30（6）:23-26.

[3]樊啟祥，劉益勇，易志.向家壩右岸地下電站尾水系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2012，31（12）:2377-2388.

[4]原偉.向家壩水電站右岸地下廠房排水系統(tǒng)[J].水力發(fā)電，2014，40（1）:37-39.

TV651

B

1672-5387（2016）02-0058-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.02.017

2015-10-12

謝輝平（1983-），男，工程師，從事水輪發(fā)電機(jī)組機(jī)械專業(yè)技術(shù)工作。