安谷水電站主廠房通風設計

王 琳 薇， 劉 旭 東

(1.四川省水利水電勘測設計研究院，四川 成都 610072；2.四川美姑河水電開發有限公司，四川 成都 611130)

1 工程概況

安谷水電站工程壩址位于樂山市安谷河段的生姜坡，包括大壩、廠房和開關站，電站總裝機容量為772 MW，多年平均發電量33.03億kW·h。電站裝設4臺單機容量為190 MW、1臺裝機容量為12 MW的立軸轉槳式水輪發電機組。電站控制采用計算機監控系統。電站開發方式為河床式，廠房為半封閉式高大廠房。

電站主廠房分為三層：發電機層、水輪機層和水機操作廊道層。發電機層主機段下游側布置主變室和開關站；水輪機層下游側從上到下依次布置有母線開關廊道和供水設備廊道。副廠房位于主廠房安裝間下游側，與主變室并排布置。空壓機室位于安裝間上游側，油庫、油處理室位于空壓機室正下方，與大機水輪機層高程一致。

2 通風設計參數

2.1 室外(根據大渡河下游樂山市氣象站歷年觀測資料統計)

安谷水電站工程下游距樂山市區約15 km，其室外氣象參數采用樂山氣象站的氣象資料。

多年平均氣溫： 17.2 ℃

極端最高氣溫： 38.1 ℃

極端最低氣溫： -4.3 ℃

歷年最冷月平均氣溫(1月)： 7.1 ℃

歷年最熱月平均氣溫(7月)： 26 ℃

夏季通風計算溫度(干球)： 29 ℃

夏季通風計算相對濕度： 69%

冬季通風計算溫度(干球)： 7 ℃

2.2 室 內

主廠房內各主要房間夏季室內空氣設計參數見表1。

表1 夏季主廠房室內空氣設計參數表

3 通風系統的設計

該電站為河床式地面廠房，受上游洪水位影響，主廠房上游側不具備開窗條件；電站發電機層下游側布置有主變運輸通道，下游側相隔7 m布置有副廠房、主變室和GIS室，使得廠房下游側開窗條件很有限，自然進風面積不能滿足電站生產運行需要。因此，電站主廠房通風系統設計為自然進風、機械進風與機械排風相結合的通風方式。對于送、排風風量全廠統籌考慮，按排除主廠房余熱、余濕的需要通過計算確定各部位的送風量和排風量。電站主廠房總通風量約為62×104m3/h。

3.1 主廠房送風系統

除由進廠大門自然進風外，在主廠房主機段上游側設置軸流風機向發電機層射流送風，總送風量為331 800 m3/h。送風口的安裝高度在距發電機層地面6 m左右，以保證工作區基本處于回風區。

3.2 主廠房排風系統

主廠房排風系統氣流組織為：

(1)發電機層排風系統。

進入發電機層的新風吸熱后大部分經樓梯間和主機段上游側安裝的軸流風機進入水輪機層；另一部分進入安裝間上游側空壓機室，改善空壓機室空間的溫濕度環境后由安裝在空壓機室風道上方的混流風機排至室外大氣。

(2)水輪機層排風系統。

進入水輪機層的新風橫穿水輪機層后分別在負壓的作用下進入母線開關廊道、小機供水設備廊道和油庫、油處理室。

(3)母線開關廊道排風系統。

在母線開關廊道下游側設通風道，通風道上方設排風排煙兩用風機箱，引導水輪機層空氣進入下游側母線開關廊道，再進入下游側排風道，由與排風道相連的風機箱排出廠外。

(4)小機供水設備廊道排風系統。

小機供水設備廊道采用從水輪機層自然進風、機械排風的通風方式：在供水設備廊道埋設風管至廠外，在風管末端裝設軸流風機，將廊道內的空氣引至廠外。

(5)透平油油庫、油處理室。

透平油油庫、油處理室的通風量按照6次/h換氣計算，設計風量約為2×104m3/h。透平油油庫、油處理室由防火風口從水輪機層自然補入新風。在油庫、油處理室風道上方設防爆軸流風機，引導來自水輪機層的空氣進入透平油油處理室、油庫，再由與排風道相連的風機排出廠外。

(6)供水設備室排風系統。

供水設備室和母線開關廊道通過樓梯間相連，在供水設備室下游側設通風道，通風道上方設4臺離心式風機箱，引導來自母線開關廊道的空氣進入供水設備室，再進入下游側排風道，由與排風道相連的4臺風機箱排出廠外。

(7)水機操作廊道通風系統。

水機操作廊道與供水設備室通過樓梯間相連，機組尾水管進人廊道由供水設備室前端廊道進入，在機組尾水管進人廊道和水機操作廊道之間設4臺軸流風機，引導供水設備室的空氣進入水機操作廊道。

在水機操作廊道水泵房頂板上設射流風機，對水泵房送風，以解決水泵房的潮濕問題。

(8)電梯井道通風系統。

為了方便交通和運送簡單的維修工具，在安谷水電站廠房上下游混凝土壩體內共設置了3部電梯。只有頂層電梯與壩體外部相通，其余門廳均與廠房內部各層相通，電梯井道約長30～40 m；由于夏季水庫水溫較低，壩體與水庫進行熱交換后井道壁溫度基本上與水庫水溫相當，而此時外界空氣受大面積水體影響，空氣濕度很大，水蒸汽基本處于飽和狀態，空氣中的水蒸汽很容易在井壁上結露，如果井道內通風不良，甚至會出現起霧現象。由于電梯井內安裝有電梯軌道、緩沖器、防護開關及電器元件，如果井內過于潮濕，軌道、緩沖器很容易生銹，防護開關和電器元件也容易受潮和損壞，將會嚴重威脅電梯的安全運行。

鑒于造成井道潮濕的原因是進入井道內的空氣過于潮濕和通風不良，筆者考慮從以下兩方面入手解決井道的潮濕問題：(1)加強井道的通風；(2)降低進入井道的空氣濕度。具體措施如下：在電梯井底部設風口，通過風管與裝在電梯井外部的風機相連。如此實施，空氣進入機房、吸收機房余熱后，會在負壓作用下通過機房與電梯井之間的纜繩孔等孔洞進入電梯井，貫穿電梯井后由設于電梯井底部的風口及裝在電梯井外部的風機排出，從而降低電梯井道內的空氣濕度。由于井道尺寸較小，大約為2 m×2 m，一邊布置有門，門兩側的墻壁上布置有軌道，能夠布置風口的地方只有門對面的那堵墻。受井道混凝土墻厚度限制，筆者使用兩臺小型軸流風機，根據情況可一主一備運行，也可同時運行，同時運行時井道內的換氣次數為30次/h，一主一備運行時井道內的換氣次數為15次/h，；風機與電梯聯動，電梯運行時風機停運，夏季風機常開，其余季節視情況而定。

4 防火與排煙

廠房內任何一個場所發生火災時消防自動報警系統感應并發出報警信號，消防控制系統直接聯動控制關停與該場所有關的所有通風空調系統的送排風系統；火災結束后，再投入與該場所有關的送風、排風系統。

為防止火災時煙氣蔓延，對所有可能發生火災的通風房間或場所，如電氣設備用房、電纜層、油庫、油處理室等，在其進、排風口均設置自動關閉的常開防火閥。穿越防火分區的風管或土建風道至少在一側設置常開防火閥隔斷。

油罐室、油處理室的排風機采用防爆型風機，廠房內排風系統兼作事故排煙系統。

5 通風空調系統的運行控制與調節

通風系統根據電站自動化要求采用“少人值守”設計，全廠主要通風空調設備可同時現地手動或自動控制，并在現地設有自動保護和連鎖。

該電站通風系統按室外夏季通風計算溫度為29 ℃、5臺機組同時運行的情況進行設計。當季節和廠內機組運行情況有變化時，可以通過改變運行風機的臺數改變各部分的溫度、濕度。春、秋季的晚上和冬季一般不需要啟動排風機。

6 結 語

安谷水電站已于2015年完工，通風系統經過一年時間的運行期，通風設備各項性能基本正常，廠內各區域的溫度濕度均滿足設計要求。