水电厂集水井调节装置的设计.docx

水电厂集水井调节装置的设计 陈子豪+刘恩喆摘 要：集水井是水电厂的重要组成部分，布置在整个厂房的的最低处，用于收集机组运行中的渗漏水和部分生活用水。本文设计了一种集水井调节装置，以解决全厂渗漏水的平衡问题，防止事故发生。关键词：集水井调节装置；渗漏水水电站集水井是电站渗漏水、检修水和部分生产用水的排泄系统。电站渗漏排水、通常包括厂内水工建筑物的渗水、机组顶盖与主轴密封漏水、钢管伸缩节漏水及供排水阀门管件漏水等，其主要特点是排水量小，高程较低，不能靠自流排至下游，所以设有集水井，把渗漏水集中起来，用水泵抽出。1 渗漏排水系统技术要求水电厂不能自流排除的用水和渗水要集中到集水井，再用水泵排到下游，这个系统称为渗漏排水系统。渗漏排水系统的任务是及时、可靠地排除生产弃水和渗漏水，避免厂房内部积水和潮湿。水电厂厂房内各种渗漏水，通常通过排水沟和排水管，引至厂房最低部的集水井中，再用渗漏排水泵排至下游。渗漏排水主要包括：（1）机械设备的漏水，水轮机顶盖与大轴密封的漏水。混流式水轮机通常用不少于两根具有足够断面的排水管，穿过固定导叶中部孔，把这一部分漏水自流排入集水井；轴流式水轮机则专门用水泵按水位自动控制启停，将这一部分漏水直接排至下游。（2）厂房设备的生产排水。如冲洗滤水器的污水、水冷式空气压缩机的冷却水、油水分离器及储气罐的排水、空气冷却器壁外的冷凝水、空调用水的排水等，当无法直接靠自压排至厂外时，纳入渗漏排水系统。（3）水电厂下部生活用水的排水。（4）厂房水工建筑物的渗水。包括蜗壳和尾水管进入坑、蝶阀坑、低洼处、地面排水沟的积水。渗漏排水的特征是排水量小，不集中，很难用计算方法予以确定，高程较低，不能靠自压排出。因此，一般水电厂需设置集水井将上述渗漏水收集起来，然后用水泵抽出。1.1 厂房渗漏水量应计入的项目（1）厂房水工建筑物的渗水。（2）水轮机顶盖排水。（3）压力钢管伸缩节漏水。（4）排水管道上的阀门漏水。（5）空气冷却器的冷凝水和检修防水。（6）水冷式空气压缩机的冷却排水。（7）水冷式变频器的冷却排水。（8）气水分离器和储气罐排污水。（9）厂房及发电机消防排水。（10）水泵和管路漏水、结露水。（11）空调器冷却排水。（12）其他必须排入集水井的水。1.2 渗漏排水集水井设计要求（1）集水井汇集不能自流排出的厂内渗漏水，用泵自动地排至厂外。（2）厂房围岩渗漏水有条件直接排往下游时，不应排至厂内集水井。但允许地下厂房围岩渗漏水排至集水井。（3）集水井应布置在厂房最低处。集水井的报警水位应低于最底层的交通廊道、操作廊道及布置有永久设备场地的地面高程。（4）应规定集水井工作泵启动水位、停泵水位、备用泵启动水位和报警水位等。（5）集水井的有效容积，宜安汇集3060min厂内总渗漏水量确定，有条件时，宜选大些。（6）集水井底部应设集水坑，坑深应能淹没水泵吸水管底阀。集水井底部地面应有倾向集水坑的坡度。（7）应设集水井的清污通道与清污措施。对多泥沙水电厂的集水井，排水泵底阀附近应设冲淤设施。（8）厂房水工建筑物的渗漏水量应由厂房设计专业提供。其他渗漏水量可参照已建条件相似的水电厂和厂家资料估算。1.3 渗漏排水系统自动化设计要求（1）当厂房渗漏集水井水位超过整定水位时，应自动启动工作水泵。若水位继续升高达备用水泵启动水位，则应自动启动备用水泵并发信号。当水位下降至正常水位时，则应停止水泵运行。水位过高应发信号。（2）厂内渗漏排水设备应自动操作，集水井应设置水位信号装置和报警装置。集水井排水装置能自动启、停工作水泵，工作泵故障时，备用泵能自动投入，在备用泵投入后，应能自动发信号或报警。（3）集水井水位信号应远离水泵进口处，防止水泵工作时水位波动影响信号器，并应布置在便于维修检查的集水井进入孔附近。（4）渗漏排水泵采用深井水泵时，深井泵的轴承润滑水管上宜设自动控制供水阀和示流信号器。（5）渗漏排水泵（包括备用泵）的扬程应按最高尾水位，或出水口高程与集水井最低水位之差加上管道水力损失确定。（6）渗漏排水工作泵的流量应按集水井的有效容积、渗漏水量和排水时间确定。排水时间宜取2030min。工作泵的台数应安排水量确定。除工作泵外，至少应设置一台备用泵，其流量宜与工作泵相等。如有特殊原因，则允许加大备用泵的流量或选用多台备用泵。（7）对于汛期尾水位变幅较大且持续时间较长的水电厂和多泥沙水电厂，可增设汛期专用渗漏排水泵和加大渗漏排水集水井容积。（8）渗漏排水泵宜选用深水井泵、射流泵或潜水泵。有条件时，也可选用离心泵。接排至下游最高尾水位以上。经过技术经济论证，渗漏水也可排往尾水隧洞，但应保证尾水隧洞检修时渗漏排水能正常运行。（10）渗漏排水系统的布置要求。水泵集中在水泵房内，集水井设在水泵房的下层。集水井通常布置在安装间下层、厂房一端、尾水管之间或厂房上游侧。集水井的底部高程要足够低，以便自流集水。每个集水井至少设两台水泵，一台工作，一台备用。2 原设计存在的问题目前运行的某水电站机组渗漏水，在全厂渗漏水的排水设计上，仍设置了厂内渗漏集水井和坝内渗漏集水井，厂内集水井收集机组及设备漏水，而坝内集水井收集坝体渗漏水，但是机组大轴漏水量比较大，占所有渗漏水的75%。在运行过程中，常常存在以下几个问题： 1、由于各个集水井的设备故障时，排水能力有限，易造成水淹厂房。2、两个集水井无法互补。3 改进的方法针对上述存在的问题，本文研究设计了一种水电厂集水井调节装置。改进后再没有出现一次水淹事故，并全部实现自动化及无人值守，安全可靠地运行近两年。3.1 装置介绍本实施例中，该水电厂集水井装置系统如图1所示，所述排水调节装置由机组漏斗A、阀门D1 和阀门D2 构成，其中机组漏斗设置在机组的漏水处，且机组漏斗的通过管道分别连接廊道1 和廊道 2，所述廊道1 与机组漏斗之间的管道上设置阀门D1，廊道2 与机组漏斗 15 之间的管道上设置阀门 D2，通过阀门 D1 和阀门D2 控制机组渗漏水的流向，从而集水井之间的互补性，运行方式更加灵活。（1）廊道1 通过排水沟连接渗漏集水井1，渗漏集水井1 通过排水泵1将渗漏水排出，而廊道2 连通渗漏集水井2，渗漏集水井2 通过排水泵2 将渗漏水排出。（2）渗漏集水井2 通过管道连接设备室地漏、普通地漏和厂房地漏，将水电厂中所有的渗漏水进行集中排出。3.2 工作原理本设计调节装置的工作原理是：因为机组渗漏水占所有渗漏水的 75%，通常情况下，渗漏集水井1收集廊道1和机组的渗漏水，而渗漏集水井2收集厂房地漏、设备地漏、其他地漏、廊道 B 的漏水，通过排水调节装置可以有效的切换机组漏水的流向，根据需要可以流向渗漏集水井1 或渗漏集水井2，也可以同时流向两个集水井，这样解决集水井之间的互补性，运行方式更加灵活。4 结束语该水电站集水井改造并投入运行以来，消除了水淹厂房等重大安全隐患，达到预期效果。为水电站科学安全运行提供了可靠的保证。参考文献1李郁侠，程云山，李延顺，等.水力发电机组辅助设备M.中国水利水电出版社，2013.2肖志勇.水电厂集水井控制系统的优化J.华电技术，2013.3马金华，郑太林.安城电站集水井管路系统的改造J.小水电，20024周玉玲，郑小琴.水电站集水井抽水控制装置的改进措施J.华电技术，20095谢云敏，刘德辉，曹欣，孙振辉.水电厂集水井自动化设计J.中国农村水利水电，20036刘金虹.集水井抽排水系统改造J.湖南水利水电，2005 -全文完-