黑河三道灣水電站引水洞攔污柵前后壓差超標(biāo)的處理

摘 要:水電廠進(jìn)水口攔污柵前后壓差超標(biāo)，輕則對機(jī)組發(fā)電造成影響，重則影響到攔污柵和引水洞的安全，導(dǎo)致電站不能發(fā)電。本文就三道灣水電站汛期攔污柵壓差達(dá)到了420cm，采取措施將壓差降到了30cm，避免意外發(fā)生，為其他類似電站提供參考。

關(guān)鍵詞:三道灣水電站;攔污柵;壓差

中圖分類號:TV7文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1674-098X(2012)03(A)-0121-01

在水電站取水建筑物中，攔污柵是不可缺少的設(shè)備，一般在引水洞進(jìn)水口設(shè)置攔污柵，用以阻止水流中所挾帶的污物(樹枝、雜草等)，使污物不易流入引水洞內(nèi)，以保護(hù)機(jī)組，閘門、閥及管道不受損害，保證機(jī)組等設(shè)備、結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)行。甘肅張掖黑河三道灣水電站庫區(qū)較少，汛期污物較多，比較集中，造成清污機(jī)耙斗運(yùn)行困難，攔污柵前后壓差增大，威脅機(jī)組運(yùn)行安全。

1 工程簡介

甘肅張掖黑河三道灣水電站位于甘肅省肅南裕固族自治縣境內(nèi)的黑河干流中上游大峽谷中段，距張掖市約150km。工程主要任務(wù)是發(fā)電，采用引水式開發(fā)。壩址以上流域面積8112km2，多年平均入庫年徑流量13.12億m3，多年平均入庫流量41.6m3/s。水庫總庫容530萬m3，正常蓄水位2370.00m，校核洪水位2372.41m，電站裝機(jī)容量112MW，設(shè)計(jì)多年平均發(fā)電量4.0億kWh。

工程為三等中型工程，主要建筑物由首部樞紐、引水發(fā)電系統(tǒng)及發(fā)電廠房組成。大壩、泄洪排沙洞、正常溢洪洞、非常溢洪洞、引水隧洞和電站廠房等主要建筑物按3級建筑物設(shè)計(jì)，次要建筑物按4級建筑物設(shè)計(jì)。大壩按50年一遇洪水設(shè)計(jì)，1000年一遇洪水校核;電站廠房按50年一遇洪水設(shè)計(jì)，200年一遇洪水校核。

大壩為混凝土面板堆石壩，壩頂高程2373.70m，防浪墻頂高程2374.90m，最大壩高為48.70m，壩頂長105.0m，壩頂凈寬6.0m。進(jìn)水口攔污柵3孔3扇一字排列，孔口尺寸均為4m×10m。攔污柵的設(shè)計(jì)水位差4m，3扇攔污柵的污物由1臺移動式清污機(jī)清理。

2 問題的產(chǎn)生

2011年8月15日6時，三道灣入庫流量達(dá)450m3/s左右，正常溢洪道泄洪和泄洪排沙洞聯(lián)合泄洪，正常溢洪道閘門開啟400cm，泄洪排沙洞閘門開啟50cm。隨著上游來流的增大，三道灣庫區(qū)的垃圾逐漸增多。啟動清污機(jī)進(jìn)行清污，攔污柵壓差維持在60cm左右。

20:00，引水洞口攔污柵壓差達(dá)到100cm，將泄洪排沙洞閘門立即開啟至200cm進(jìn)行泄洪排沙，減少溢洪道閘門開度。21:00在清污過程中清污機(jī)液壓耙斗開合系統(tǒng)電磁閥出現(xiàn)了故障，水工人員進(jìn)行消缺處理。21:30引水洞口攔污柵壓差增至150cm，降低機(jī)組負(fù)荷，控制機(jī)組過流至40m3/s左右。22:40將機(jī)組負(fù)荷恢復(fù)至調(diào)整前出力。持續(xù)不停的進(jìn)行清污，但由于水下污物較多，壓差持續(xù)上漲，23時引水洞口攔污柵壓差增至220cm。

2011年8月16日00:30，引水洞口攔污柵壓差增至320cm。為了保證攔污柵和機(jī)組的安全運(yùn)行，00:50水工人員要求降低機(jī)組負(fù)荷，控制機(jī)組過流至85m3/s左右運(yùn)行。同時啟動清污機(jī)進(jìn)行清污，6時引水洞攔污柵壓差增加至420cm，清污機(jī)靶斗下降至攔污柵頂部以下2m處不在下降。

3 原因分析

經(jīng)過現(xiàn)場實(shí)際測量，清污機(jī)耙斗在下降到攔污柵頂部2m處就不再下降，清污機(jī)運(yùn)行正常。攔污柵前后壓差420cm，超出設(shè)計(jì)值20cm，攔污柵可能存在變形。技術(shù)分析表明，攔污柵如果變形，則清污機(jī)耙斗在攔污柵頂部就會卡塞，不至于下降到攔污柵頂部2m處。各種跡象表明，攔污柵上吸附的污物太多，清污機(jī)耙斗的自重下降力不足以克服污物吸附力，為此清污機(jī)不能下降，為此首要問題是降低污物吸附力，讓清污機(jī)進(jìn)行工作。

4 處理的過程

原因分析清楚后，考慮到攔污柵壓差持續(xù)增大，將會對攔污柵和引水洞的安全運(yùn)行帶來影響。為了減小污物在攔污柵上的吸附力，確保攔污柵安全，申請調(diào)度全停機(jī)組，利用停機(jī)后所產(chǎn)生的水錘，沖擊攔污柵上污物，減少吸附力，用引水洞附近的沖沙孔將污物清除，來達(dá)到減少攔污柵前后壓差的目的。7:33三道灣電站機(jī)組全停。考慮到其引水洞要9km之長，沖擊波到達(dá)洞口還有段時間，在觀察到引水洞口有翻滾的水浪出現(xiàn)后，將沖沙孔閘門開至250cm，下泄380m3/s，閘門開啟到達(dá)規(guī)定開度后，立即將泄洪排沙洞閘門全關(guān)，利用所產(chǎn)生的水的波動，進(jìn)一步?jīng)_擊攔污柵上污物，在全關(guān)后再次開大，反復(fù)3次，觀察泄洪排沙洞出口處有樹干等污物漂浮，此方法達(dá)到了一定效果。8:55將1F、2F機(jī)組開機(jī)并網(wǎng)。9:30將2F機(jī)組并網(wǎng)，引水洞攔污柵壓差70cm。啟動清污機(jī)，攔污柵壓差降至30cm。

5 亟待改進(jìn)之處

8月中旬，三道灣水電站經(jīng)歷了500m3/s大洪水，庫區(qū)被雜草、樹干、樹枝等污物所覆蓋，在工作人員連續(xù)清污的情況下，攔污柵壓差還是持續(xù)上漲，達(dá)到了420cm，采取停機(jī)后利用水流的反作用力，沖擊攔污柵上的污物，并加大沖沙孔閘門泄量等辦法，達(dá)到了減少攔污柵污物的目的?？偨Y(jié)此次的做法，有的地方還有待在今后的工作中繼續(xù)改進(jìn)。

在今后遇到類似情況，建議采取機(jī)組在空轉(zhuǎn)態(tài)，而不是機(jī)組全停，這樣可以避免機(jī)組蝸殼里面雜物較多，蝶閥平不了壓，造成發(fā)電延誤。再有就是在大洪水時，要及時開啟泄洪排沙洞泄洪，這樣懸浮在水中的污物就可以通過泄洪排沙洞排出，減少在攔污柵上吸附的幾率。在攔污柵壓差持續(xù)增大的時候，可采取減少機(jī)組負(fù)荷，達(dá)到減少引水洞過流目的，再開啟泄洪排沙洞查看有無效果。

6 防范措施

減少攔污柵前后壓差，關(guān)鍵要靠清污機(jī)，及時將攔污柵上吸附的污物進(jìn)行清除，這是減少壓差最有效的辦法。出現(xiàn)類似本電站的情況，不妨采取降低機(jī)組負(fù)荷，利用機(jī)組甩負(fù)荷造成水錘，沖擊攔污柵上的污物，達(dá)到減少壓差的目的。

另外，為了減少庫區(qū)污物，可以利用人工打撈的辦法，或者在洪水季節(jié)，開啟溢洪道，將庫區(qū)污物漂流掉，但后者一般不建議采取，提倡污物就地解決。

7 本章小結(jié)

黑河是一個季節(jié)性河流，上游溝壑較多，植被較差，洪水季節(jié)污物較多，庫區(qū)被雜草、樹木等污物覆蓋。受到現(xiàn)場設(shè)備的影響，前后壓差超過規(guī)定值，對引水洞的安全帶來隱患。在黑河流域發(fā)生大范圍連續(xù)降雨，隨著來流的增大，三道灣庫區(qū)的垃圾逐漸增多，致使引水洞口攔污柵壓差增大，為了保證機(jī)組的正常運(yùn)行，采取了降低機(jī)組負(fù)荷等措施，達(dá)到了預(yù)期的目的，供其他電站參考。

參考文獻(xiàn)

[1]劉細(xì)龍，陳福榮．閘門與啟閉設(shè)備[I]．北京:中國水利水電出版社，2002

①作者簡介:齊銘(1975年12月25日生-)男，工程碩士研究生，研究方向:機(jī)電和水工建筑物運(yùn)行管理。