水電站消防水系統(tǒng)保壓自加熱防凍設(shè)計(jì)探討

顧 軒

(四川圣達(dá)水電開發(fā)有限公司，四川 沙灣 614000)

水電站消防水系統(tǒng)保壓自加熱防凍設(shè)計(jì)探討

顧 軒

(四川圣達(dá)水電開發(fā)有限公司，四川 沙灣 614000)

水電站的消防水系統(tǒng)是水電工程的重要組成部分,是水電工程防范與火災(zāi)應(yīng)對的主要措施。目前包括新疆塔日勒嘎水電站及國內(nèi)外許多水電站普遍采用的是封閉環(huán)網(wǎng)式消防水系統(tǒng)，該方式具有造價低廉、可靠性高的特點(diǎn)。但采用這種設(shè)計(jì)方式的消防供水系統(tǒng)易受到寒冷天氣影響而結(jié)冰，且難以有效防治，容易導(dǎo)致嚴(yán)重后果。以塔日勒嘎水電站為例，技術(shù)人員在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式上進(jìn)行了改造，將發(fā)電機(jī)冷卻器流出的溫?zé)崴胂拦┧到y(tǒng)并對原環(huán)網(wǎng)設(shè)計(jì)的消防管網(wǎng)加裝了自排水管路，從而使整個消防管網(wǎng)中充滿了流動的溫?zé)崴?，進(jìn)而有效抑制了消防管網(wǎng)低溫結(jié)冰現(xiàn)象，為地處寒冷地區(qū)的水電站及廠礦企業(yè)的消防水系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了經(jīng)驗(yàn)。

消防；管網(wǎng)；防凍；塔日勒嘎水電站

1 概 述

塔日勒嘎水電站位于新疆克州烏恰縣，安裝有容量為4×12.5 MW混流式水輪發(fā)電機(jī)組。

氣象資料顯示當(dāng)?shù)卦戮畹蜌鉁貫?8.4 ℃，極端最低氣溫為-29.2 ℃。由于天氣嚴(yán)寒，電站水管時有結(jié)冰現(xiàn)象發(fā)生，嚴(yán)重影響到電站消防水系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。

2 塔日勒嘎水電站傳統(tǒng)消防水系統(tǒng)存在的缺陷分析

塔日勒嘎水電站消防水系統(tǒng)由消防水池、事故供水泵、變頻穩(wěn)壓泵、穩(wěn)壓罐等設(shè)備組成(圖1)，消防管網(wǎng)采用環(huán)網(wǎng)方式連接。

該消防供水系統(tǒng)出現(xiàn)事故時采用高壓泵臨時起泵的給水設(shè)置，設(shè)置2臺大功率離心泵作為事故供水泵。發(fā)電機(jī)組的消防采用水噴霧滅火系統(tǒng)。每臺機(jī)組設(shè)置一套雨淋報警閥組，雨淋報警閥組連接在消防供水環(huán)網(wǎng)上，滅火時向設(shè)置在發(fā)電機(jī)雨淋閥組噴頭供水，同時，消防環(huán)網(wǎng)還向消防栓等設(shè)施供水；非事故時，采用由2臺穩(wěn)壓泵(變頻泵)和一個氣壓罐組成的增壓穩(wěn)壓系統(tǒng)向主管網(wǎng)供水保壓。因消防管網(wǎng)采用封閉環(huán)網(wǎng)設(shè)計(jì)，此時，消防管網(wǎng)內(nèi)雖有水壓、但水卻無法流動。

筆者在實(shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)該水電站設(shè)置的消防管網(wǎng)中不流通的水在低溫情況下存在結(jié)冰現(xiàn)象，導(dǎo)致消防管網(wǎng)堵塞、無法有效保障消防水的供應(yīng)。此種情況亦普遍存在于其他低溫地區(qū)的水電站，對于這種故障，大多數(shù)水電站采取的處理措施是排空消防管網(wǎng)中的水以防止凍結(jié)。但這種處理辦法極大地降低了消防水系統(tǒng)的可靠性，也違背了水利水電工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范(SD/J 278-90)，具有較大的安全隱患；亦有電站采用敷設(shè)保溫材料的處理方式，但該方式只能減少熱量的散發(fā)，并不能從實(shí)質(zhì)上解決冰凍的問題。

圖1 塔日勒嘎電站消防水系統(tǒng)

3 消防水系統(tǒng)保壓自加熱防凍設(shè)計(jì)方案

針對水電站消防水系統(tǒng)存在的低溫結(jié)冰現(xiàn)象，筆者設(shè)計(jì)了一種全新的供水方案，將從發(fā)電機(jī)空冷器流出的溫?zé)崴尤胂浪到y(tǒng)，并對消防管網(wǎng)進(jìn)行了相關(guān)的技術(shù)改造，使溫?zé)崴軌蛟谙拦芫W(wǎng)中流動，從而有效防止了管網(wǎng)結(jié)冰。

3.1 取水設(shè)計(jì)

圖2為消防水系統(tǒng)溫水取水圖。我們從機(jī)組空冷器的出水管引出了一根暖水供水管并將其接至穩(wěn)壓泵前端。暖水電動閥1打開后，空冷器中流出的熱水經(jīng)圖2中暖水供水管引至消防水系統(tǒng)蓄水罐，從而作為穩(wěn)壓供水系統(tǒng)的水源，使消防管網(wǎng)完成溫?zé)崴募幼ⅰ?/p>

圖2 消防水系統(tǒng)溫水取水圖

3.2 保壓流動設(shè)計(jì)

水電站消防水系統(tǒng)的管網(wǎng)多且復(fù)雜，有的埋于室內(nèi)，有的暴露在戶外，因此，僅僅是注入熱水是不能夠達(dá)到防凍的目的。要想有效地防止管網(wǎng)凍結(jié)，必須使被引入的溫?zé)崴诠芫W(wǎng)中流動起來，從而徹底解決消防水管網(wǎng)凍結(jié)的問題。如圖3所示，筆者在原有的系統(tǒng)圖中接入了自流排水管路，使得溫?zé)崴谠痉忾]的消防環(huán)網(wǎng)中具備了流動的條件。

圖3中，筆者設(shè)計(jì)了流排水管路，通過手/自動排水閥組進(jìn)行控制。自排電動閥(圖3中的7號)打開時，管網(wǎng)中的水將通過自流排水管排除，這時，消防管網(wǎng)壓力將會下降。當(dāng)壓力下降到設(shè)定值時，穩(wěn)壓泵啟動將溫?zé)崴蛉胂拦芫W(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)了溫?zé)崴谙拦芫W(wǎng)中的流動。在實(shí)際工作中，運(yùn)行人員可以通過自排水總閥(圖3中的5號)的開度控制，實(shí)現(xiàn)控制管網(wǎng)水流速度的目的。

3.3 外部管路(供水支路)的補(bǔ)水防凍設(shè)計(jì)

在電站消防水系統(tǒng)中，除了主環(huán)網(wǎng)外，還有很多供水支路，其中某些支路可能離主環(huán)網(wǎng)過遠(yuǎn)，考慮到管網(wǎng)保溫及造價問題而不宜再接入自流排水管中，我們采用了如圖3所示的左側(cè)支路自流排水的設(shè)計(jì)，打開自排手動閥(圖3中的8號)，管路中的水即直接排出，還可根據(jù)實(shí)際情況敷設(shè)保溫材料，從而極大地降低了外部管路結(jié)冰發(fā)生的可能性。

3.4 保壓設(shè)計(jì)

圖3 消防管網(wǎng)自流排水設(shè)計(jì)圖

筆者在消防管網(wǎng)自流排水設(shè)計(jì)中引入了自流排水管網(wǎng)，給原本封閉的管網(wǎng)增加了“出口”。水利水電工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范(SD/J 278-90)對消防管網(wǎng)壓力亦有明確的要求，因此，筆者所設(shè)計(jì)的自流排水管網(wǎng)具備保壓功能。同時，在運(yùn)行中還可以通過調(diào)整自排水總閥的開度與排水時間控制排水流量。自排水出口設(shè)置有自排水電動控制閥，該電動閥可引入水溫及壓力信號作為開關(guān)條件，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自動化保溫保壓控制。

以上即為消防水系統(tǒng)保壓自加熱防凍設(shè)計(jì)方案的工作原理。該系統(tǒng)采用溫?zé)崴⑷肱c保壓自流動的設(shè)計(jì)方式，同時配合外部管路的保溫材料敷設(shè)，能夠徹底避免消防管網(wǎng)的結(jié)冰。

4 使用該設(shè)計(jì)方案可能存在的問題及解決辦法

如果存在機(jī)組出水溫度以及穩(wěn)壓泵供水能力不夠的情況，可能會導(dǎo)致管網(wǎng)內(nèi)的溫?zé)崴魉龠^慢或熱水供應(yīng)不足，局部管網(wǎng)凍結(jié)的可能性會增大，對此，可以采用對管網(wǎng)末端及戶外局部管網(wǎng)敷設(shè)保溫材料作為預(yù)防措施；同時，還可增加暖熱水的取水范圍，將機(jī)組導(dǎo)軸承冷卻器出水作為取水對象，或者同時使用暖水取水與消防水池取水的供水方式。

5 結(jié) 語

采用消防水系統(tǒng)保壓自加熱防凍設(shè)計(jì)方案在有效避免消防管網(wǎng)凍結(jié)的同時，還可根據(jù)電站實(shí)際運(yùn)行情況，實(shí)現(xiàn)溫?zé)崴摹安婚g斷加注”與“間斷加注”兩種運(yùn)行方式，可采用管網(wǎng)溫度、壓力作為信號，通過控制自排電動閥的開關(guān)實(shí)時控制管網(wǎng)排水量，達(dá)到穩(wěn)定壓力與溫度的目的。該設(shè)計(jì)方案還具備自動化程度高、操作簡單、易于維護(hù)、投資低廉等特點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。

(責(zé)任編輯：李燕輝)

2016-10-10

TV7;TV737;TV738

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1001-2184(2017)02-0119-03

顧 軒(1988-)，男，四川成都人，助理工程師，從事電力生產(chǎn)技術(shù)與管理工作.