抽水蓄能電站上水庫瀝青混凝土面板噴淋應用

張苗苗，于 瀟，高 磊，高 權

（河北張河灣蓄能發電有限責任公司，河北 石家莊 050300）

1 前言

張河灣蓄能電站上水庫正常蓄水位810 m，死水位779 m，總庫容770萬m3。上水庫呈西南方向不規則地形，南北約2 km，東西寬250～700 m。在迎峰度夏期間，上水庫水位日變化幅度達到30 m，致使庫盆大部分均暴露在外。面板是防滲主體，對質量有較高要求，除良好的防滲性能外，還要有足夠的耐久性、足夠的強度和防裂性能。而上庫光照充足，致使庫盆面板表面溫度非常高，由于庫盆是涂刷瀝青混凝土面板，所以庫盆在高溫的作用下表面會出現瀝青封閉層的老化、流淌、裂縫、鼓包等缺陷，嚴重威脅著上水庫庫盆的安全運行。張河灣公司為了解決此問題在上水庫增加一套噴淋系統，夏季高溫時開啟噴淋系統對暴露的庫盆表面進行降溫，有效防止瀝青混凝土面板瀝青流淌、面板開裂及鼓包等現象。

2 噴淋系統介紹

瀝青噴淋系統管路由面板噴淋管路、為水池補水管路構成。如圖1所示。

補水管路由啟閉機處沿庫盆面板邊沿敷設，上層為面板噴淋管路，下層為水池補水管路，敷設至噴淋水池位置后由地埋管路進入噴淋水池上側進行補水。各種型號管材合計6 330 m，包括Ф159 襯塑鋼管1 980 m，Ф114襯塑鋼管846 m，Ф32襯塑鋼管3 000 m，Ф219 鍍鋅鋼管30 m，Ф159 鍍鋅鋼管474 m。其中為水池補水管路采用Ф159鍍鋅鋼管自1號、2號取水泵引至水池。面板噴淋管路采用Ф159 、Ф114襯塑鋼管，噴淋管采用的Ф32襯塑鋼管，每200～400 mm鉆3 mm錐形孔 。主管路采用半圓形卡具固定在管路托架上，固定間距4 m。管路每50～60 m 設一伸縮節。以確保其適應因溫度變化而產生的變形。

圖1 上庫噴淋系統示意圖

噴淋水池外部為整體結構，為了加強結構穩定性，內部由水泥澆筑成聯通隔斷結構。噴淋水池房頂有浮子安裝孔，噴淋水池山體側面有溢流管。整個房頂有保溫層和防滲層處理。目前，班組在溢流管處加裝了攝像頭，并連接到工業電視系統中了。

取水泵分別安裝在上庫1、2號進出水口事故閘門平臺取水井內，取水井位于進出水口閘門與攔污柵之間，位于引水主流道的分支上，取水口直徑為450 mm，深度約40 m，內壁為鋼管里襯，井底部有約350 mm的水平段與主流道相連。取水泵安裝海拔高程為773.4 m，吸水管高度40 m。

增壓噴淋系統主要由3臺升壓泵、泵出口泵控閥、過濾器、電動蝶閥、管路等部件組成。開啟升壓泵前須先打開電動蝶閥。目前，為了防止電動閥不開情況下誤開升壓泵，導致管路損壞，遠程啟泵邏輯中已將電動閥和升壓泵做了邏輯和硬回路閉鎖，在電動閥不開的情況下升壓泵無法啟動。開啟電動閥，水池內水經升壓泵升壓，沿庫盆面板邊沿上層管路對面板進行噴淋。目前，中控室已實現遠程啟/停電動閥、遠程啟/停升壓泵。

3 噴淋系統控制系統

水池水位信號由4個開關量浮子和1個模擬量水位構成。其中，4個開關量浮子信號分別為：水位低停噴淋泵、啟備用取水泵、啟主用取水泵、停主備用泵。1個模擬量水位顯示水池實時水位。控制盤柜主要有升壓泵啟動盤，上庫水泵房配電盤和大壩噴淋系統控制盤，如圖2所示。

圖2 大壩噴淋系統控制盤、升壓泵啟動盤

大壩噴淋系統控制盤由設備狀態指示燈部分、顯示面板、控制按鈕、控制方式旋鈕、新增控制方式旋鈕等組成。設備狀態指示燈區域主要顯示取水泵、加壓泵運行、停止、故障；電動蝶閥的全開、全關、故障等信息；顯示面板主要顯示各設備及信號量，以及模擬量水位信號。控制按鈕區域主要進行取水泵控制方式選擇（手動、自動、切除）、啟動、停止操作；加壓泵控制方式選擇（手動、自動、切除）、啟動、停止操作。電動蝶閥的控制方式選擇（手動、自動、切除）、開、關操作；另外，控制按鈕區域還有一個穩定/定時的模式選擇旋鈕；新增控制方式旋鈕：遠方、現地、切除模式，主要用于監控控制還是現地控制。切至遠方時用于監控控制，切至現地時為控制盤控制，與現在啟停方式相同。切至切除模式時遠方現地均不可操作。

4 噴淋操作流程

補水泵設兩臺水泵一主一備，工作時泵每運行2 h輪換一次，保證正常運行。將補水泵控制方式切至自動模式。目前，補水泵具備根據水位信號進行自動啟停功能。啟動噴淋系統工作程序，補水泵每次取水到3.8 m后會顯示水位過高，補水泵自動報警然后自動復歸。因水位波動原因，取水泵的自動啟停略有差異屬正常情況。手動補水操作流程為觀察水池中的水位，當水位低于1.2 m時需要為水池補水，開蝶閥至蝶閥全開燈亮，啟動1號、2號補水泵，觀察水位變化，水位到達3.8 m時關閉1號、2號補水泵，關閉蝶閥等到蝶閥全關燈亮。

3臺增壓泵對噴淋水池內水增壓后，經電動閘閥輸送至環庫噴淋口。3臺增壓泵設計為2主1備，實際使用中為1主2備。增壓泵由水工班人員根據氣溫及天氣情況通知值守人員操作啟停。若需啟動噴淋系統，水工班及時告知值守人員啟停時間。遠方啟動首先將新增控制方式按鈕切至遠方模式。中控室人員接到水工班啟動噴淋系統通知，確認升壓泵控制方式在手動模式，檢查水池水位高于3.5 m，打開電動蝶閥，啟動1臺增壓泵，檢查環庫噴淋口有水噴出。當接到水工班停止噴淋系統令。中控室停止增壓泵，關閉電動碟閥，檢查環庫噴淋口水流漸小至不出水。手動噴淋操作流程為觀察水池水位，如果水位不到1.2 m，按上述方法為水池補水。如水位滿足則按下述方法操作：打開蝶閥、按下增壓泵啟動盤上的1號、2號啟動按鈕；噴淋系統開始工作；關閉噴淋系統按下增壓泵啟動盤柜上的1號、2號停止按鈕。極端情況下，由于現地管路破損、泵燒壞，中控室又無法停泵，需要現地停噴淋泵時。方法一：直接將新增控制方式切至切除模式即可。方法二：直接將升壓泵控制方式由手動切至切除即可。

實際運行情況1臺取水泵、1臺增壓泵同時運行時，每4 h水位下降1 m；1臺取水泵、2臺增壓泵同時運行時，每1 h水位下降1 m；2臺取水泵、2臺增壓泵同時運行時，水位緩慢上升。當噴淋系統工作時，開啟1臺取水泵水池中的水位會下降，開啟2臺取水泵水位會上升，所以噴淋系統工作時務必注意觀察水位變化防止水池中水位過高或過低。每天巡檢2次噴淋系統，取水泵、增壓泵一般每2 h輪換一次；根據水位變化，取水泵、增壓泵隨時增加或減少使用，保證噴淋系統正常運行。

5 總結

張河灣公司噴淋系統的投入使用確保上水庫瀝青混凝土面板在高溫環境下的安全運行，多年運行后的混凝土面板表面未出現瀝青流淌的現象，同時也可以延緩瀝青面板的老化程度。對上庫噴淋系統進行改造，將噴淋泵等啟停加入監控畫面，減少了原來需要專人進行維護每年大約10萬元左右的費用，該系統對于其他兄弟單位處于類似高溫環境下的瀝青混凝土面板的防護有借鑒意義。