水轮机 排水系统.pdf

第第5章 排水系统章 排水系统?主要内容1、排水内容和方式2、渗漏排水3、检修排水4、排水系统图5、水源及供水方式6、技术供水系统设备及管道选择7、技术供水系统水力计算?重点难点1、渗漏排水中集水井容积的确定和排水泵选择2、检修排水量的计算和排水泵的选择3、排水系统图设计原则和要求4、会读排水系统图5 排水系统3 1排水系统的内容2渗漏排水3 3检修排水4排水系统图第5.1节 排水内容和方式第5.1节 排水内容和方式1、排水任务1、排水任务排除生产用水、机组过水部分的积水、厂房内渗漏水及厂区排水，保证机组的正常运行和厂房水下部分的检修。2、排水内容2、排水内容1生产用水的排水生产用水的排水：包括发电机电动机空气冷却器的冷却水、推力轴承和上下导轴承油冷却器的冷却水、水泵水轮机导轴承油冷却器的冷却水等。生产用水的排水量大，设备的位置较高，可以用自流的方式排至下游，一般将这部分排水归于供水系统中考虑。2检修排水检修排水：包括低于下游尾水位的压力钢管积水、蜗壳积水和尾水管的积水，以及上、下游闸门的漏水等。检修排水的特点是排水量大，设备的位置低，需用水泵在较短的时间内排除。3渗漏排水渗漏排水：包括厂内水工建筑物的渗水、机组主轴密封与顶盖漏水、压力钢管伸缩节漏水及各供、排水阀和管件的渗漏水、气水分离器及贮气罐的排水、管道冷凝水、低洼坑积水和生活污水等。渗漏排水的特点是排水量小，位置低，可靠性要求高。因此，一般水电站都设置有集水井，厂内的渗漏排水都流入集水井中，然后由两台互为备用的水泵排至下游。综上所述，水电站的排水系统虽然比较简单，但是，稍有疏忽就会发生水淹泵房、水淹厂房的事故，因此，设计、施工和运行人员必须高度重视。本章内容只介绍渗漏排水和检修排水。第5.2节 渗漏排水第5.2节 渗漏排水1、渗漏排水量的估计1、渗漏排水量的估计厂内渗漏水量与电站的地质条件、枢纽布置、施工质量及设备制造、安装水平有关，难于用计算方法准确地确定。因此，厂内渗漏水量一般是先由水工专业组提出厂房水工建筑物的渗漏水量估计值，然后参考已运行的同类型水电站渗漏水量的大小，并结合本电站的实际情况，确定出渗漏排水量值以作为设计渗漏排水系统的依据。2、渗漏排水的方式2、渗漏排水的方式渗漏排水的方式，一般有两种：?集水井排水：该方式是先由设在厂房最低位置的集水井，通过排水管和排水沟收集厂房各处的渗漏水和污水，然后由设在集水井上的排水泵将这些水排至厂外。这种排水方式在厂房结构上比较容易实现，施工方便，工程量小。?廊道排水：该方式是先由设在厂房最低位置的排水廊道，通过排水沟和排水管汇集厂房各处的渗漏水和污水，然后由水泵排至厂外。这种排水方式由于工程开挖量大，廊道位置低，单一用于渗漏排水并不经济，往往是与检修排水合用同一条排水廊道。3、集水井容积的确定3、集水井容积的确定厂内的渗漏水通过排水管与排水沟，引至设在厂房最低处的集水井，由两台互为备用的渗漏排水泵排至下游。集水井有几个特征水位，即停泵水位、工作泵启动水位、备用泵启动并发信号的水位、报警水位以及井底高程与井顶高程。有效容积：工作水泵启动水位与停泵水位之间的容积，一般按3060min渗漏水量的容积来考虑.即设置集水井后，渗漏排水泵不必连续运转，而是每隔半小时至一小时启动一次。若集水井有效容积过小，则排水泵启动频繁，因此，可在不增加开挖量和土建投资的前提下，尽量增大集水井的有效容积，以减少排水泵的起动次数。死容积：集水井中停泵水位以下的容积，它取决于排水泵吸水底阀的大小，以及底阀进水时所要求的淹没深度；备用容积：为工作泵启动水位至备用泵启动水位之间的集水井容积；安全容积是指报警水位至不允许淹没的厂房的地面之间的集水井的容积。备用泵启动水位一般应低于厂房最低排水地面的高程。它使水位报警之后能有一定的时间采取必要的临时措施，防止水淹厂房。备用泵启动水位至报警水位的距离，以及工作泵启动水位至备用泵启动水位的距离不宜过小。否则，在水位波动时，不能保证自动控制的准确性。一般要求两个发信水位距离不小于0.30.5m。有些水电站在备用泵启动的同时就发报警信号，而不另设报警水位。4、渗漏排水泵的操作方式4、渗漏排水泵的操作方式渗漏排水泵的起停频繁，而渗漏水的来水情况又很难预计，稍有不慎水泵未及时起动，就会造成水淹泵房和水淹厂房的事故。因此，渗漏排水泵一般都采用具有较高可靠性的自动控制方式自动控制方式，即由电极式液位信号器SWX或浮子式液位信号器FX控制工作泵和备用泵的起停，并在水位过高时发报警信号。5、渗漏排水泵选择5、渗漏排水泵选择1水泵生产率水泵生产率：按水泵工作1020min排干集水井有效容积中的水来计算。2水泵扬程水泵扬程：为集水井最低工作水位（即停泵水位）与最高尾水位（电站全部机组满发时的尾水位）之差，再加上管路的水力损失，最后须按最高尾水位进行校核。3水泵类型水泵类型：渗漏排水泵工作的可靠性直接关系到厂房和设备的安全。国内已运行的大、中型水电站渗漏排水泵多采用卧式离心泵和立式深井泵，也有用射流泵与立式潜水泵。渗漏排水泵一般选两台，一台工作，一台备用，每台泵的流量与扬程都应满足计算值要求。6、渗漏排水的方式、渗漏排水的方式渗漏排水的方式，一般有集水井排水和廊道排水这两种。1集水井排水集水井排水方式是先由设在厂房最低位置的集水井，通过排水管和排水沟收集厂房各处的渗漏水和污水，然后用设在集水井上的水泵将这些水排至厂外。这种排水方式在厂房结构上比较容易实现，施工方便，工程量小。因此，目前中、小型水电站的渗漏排水较多采用这种排水方式。2廊道排水廊道排水方式是先由设在厂房最低位置的排水廊道，通过排水沟和排水管汇集厂房各处的渗漏水和污水，然后由水泵排至厂外。采用廊道排水方式时，渗漏排水和检修排水可以合用同一条排水廊道；对于排水量大的大型水电站，则需各用一条排水廊道。第5.3节 检修排水第5.3节 检修排水1、检修排水量的计算1、检修排水量的计算检修排水量的大小，取决于压力钢管、蜗壳和尾水管内的积水和下游尾水位的高程，以及上、下游闸门的漏水量。一般在蜗壳和压力钢管的最低处设有排水阀，经管道与尾水管相通。机组检修排水时，先将蝴蝶阀或进水口闸门关闭，打开压力钢管排水阀和蜗壳排水阀，其中的存水经尾水管自流排至下游，当压力钢管、蜗壳及尾水管中的水位与下游尾水位持平时，再关闭尾水闸门，利用检修排水泵将积存的余水抽至下游。机组检修时的下游尾水位，通常按一台机组检修，其余机组在额定工况下运行时的尾水位来考虑。有的电站上游有泄洪流量或者水工建筑物有下泄流量（如船闸等）时，下游尾水位则按实际情况加以确定。需排除的存水按下式计算：V=V压+V蜗+V尾其中：V压压力水管存水容积；V蜗蜗壳存水容积；V尾尾水管存水容积。上、下游闸门的漏水量与闸门的止水方式、密封形式、制造工艺水平和安装质量等因素有关，闸门单位时间的漏水量可按下式计算：Q压=q1 l1+q2 l2 其中：q1上游闸门水封每米长度的单位时间漏水量，一般取12 l/s.m；q2下游闸门水封每米长度的单位时间漏水量，一般取23 l/s.m；l1、l2上、下游闸门水封长度。2、检修排水的方式2、检修排水的方式检修排水方式有两类：1直接排水直接排水：检修排水泵由管道和阀门与各台机组的尾水管相联，机组检修时，水泵直接从尾水管抽水排至下游。2廊道排水廊道排水（亦称间接排水）：机组检修时，低于下游尾水位的积水流到排水廊道（一般廊道顶部高程应低于尾水管底板高程，且具有较大的容积），最后由检修排水泵从排水廊道或检修集水井抽水排至下游。采用此方式时，尾水管中的积水会迅速下降，尾水闸门在内外侧压差的作用下将被压紧，从而减少尾水闸门的漏水量，进而可缩短排水时间。廊道排水，受地理位置和工程投资等方面的限制，是否可行需进行论证。3、检修排水泵的选择3、检修排水泵的选择1水泵类型选择水泵类型选择机组的检修排水量较大，水电站一般采用卧式离心泵或立式深井泵，现在使用的卧式离心泵可以不装设底阀，而用水环式真空泵或射流泵作为离心泵的起动充水排气设备。2水泵生产率水泵生产率水泵必须的总生产率即水泵流量可按下式计算：Q=V/T+Q漏其中：V需用水泵排除的存水的容积；Q漏上下游闸门单位时间的漏水量之和；T 排水时间，一般为46小时。检修排水泵应不少于两台，不需备用。每台泵的流量为：Q泵=Q/Z其中：T水泵的台数。在排除存水后，可由一台水泵来承担排除上下游闸门的漏水的任务，使检修时尾水管内存水不增加，以保证检修工作的安全进行，即要求每一台泵的流量应大于上、下游闸门漏水量的总和，即Q泵Q漏。3水泵扬程计算水泵扬程计算排水泵的总扬程应按尾水管底板最低点的高程与检修时的下游尾水位之差，并考虑管道阻力所引起的水头损失来确定。对卧式离心泵，还需校核水泵的吸水高度和安装高程，其计算方法与技术供水泵相同。4、检修排水泵的操作方式4、检修排水泵的操作方式检修排水泵由于不经常运转，其操作一般可以不考虑自动化，而采用手动操作方式手动操作方式，以节省投资。但随着电厂自动化水平的不断提高，以及对安全生产所提出的新的要求，目前对检修排水泵的操作也步入自动化行列，特别是一些新建电站或正在进行技改的电站，更是将实现检修泵的自动化作为一个必不可少的项目来对待。另外，为了防止在抽吸闸门漏水量时出现疏忽而造成安全事故，也非常有必要提高检修水泵操作的自动化水平。第5.4节 排水系统图第5.4节 排水系统图1、设计原则和要求1、设计原则和要求排水系统是水电站比较容易发生事故的部位，应引起足够的重视，要求技术可靠，经济合理。对大中型水电站，渗漏排水和检修排水应分为两个系统，以避免由于误操作或派水系统中的某些缺陷带来水淹事故的危险。同时，检修排水量大，所需水泵电动机容量也大，而渗漏排水量小，所需水泵电动机容量小，却要求水泵经常运转。如果用检修排水泵兼做渗漏排水用，在水泵选型参数选择上很难做到两方面都合适，容易造成参数不合理，运行效率低，运行费用高。此外，渗漏排水和检修排水在操作方式和自动化程度上的要求也有很大的差别。对中小型水电站，为减少设备，节约投资，渗漏排水和检修排水共用一套设备，但不宜共用集水井，同时应采取措施防止水向集水井倒灌。检修排水与渗漏排水不分开的排水系统检修排水与渗漏排水合用同一组水泵的排水系统5.4.1英布鲁电站检修排水系统图英布鲁电站检修排水系统图在检修初始排水时，可手动控制，3台泵同时运行，排水时间约为5小时。在抽排闸门漏水时，水泵转为由水位计自动控制，一台工作，两台备用。集水井清淤采用一台移动式潜水排污泵，图5-5 检修排水系统手动控制运行。清淤时将泵放入井底，不用时提出井外。检修集水井和渗漏集水井共用一台排污泵及相应的管路阀门。5.4.2英布鲁电站渗漏排水系统图英布鲁电站渗漏排水系统图渗漏排水设两台渗漏排水泵，由水位计控制运行，互为备用，定期轮换。集水井清淤采用一台移动式潜水排污泵，手动控制运行。清淤时将泵放入井底，不用时提出井外。检修集水井和渗漏集水井共用一台排污泵及相应的管路阀门。