探究大型抽水蓄能電站施工關(guān)鍵技術(shù)

溫劍鑌

(廣東省科源工程監(jiān)理咨詢公司，廣東 廣州 510000)

探究大型抽水蓄能電站施工關(guān)鍵技術(shù)

溫劍鑌

(廣東省科源工程監(jiān)理咨詢公司，廣東 廣州 510000)

抽水蓄能電站能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，促進(jìn)其穩(wěn)定運(yùn)行以及保證電能質(zhì)量。大型抽水蓄能電站與普通的抽水蓄能電站相比，其組成方式存在一定的獨(dú)特性，在施工期間困難較大，主要是施工技術(shù)比較復(fù)雜，所以，需要充分發(fā)揮工程中的施工關(guān)鍵技術(shù)。本文對(duì)大型抽水蓄能電站中的滲控工程、地下工程，以及機(jī)組安裝調(diào)試中的施工技術(shù)進(jìn)行了分析，可為大型抽水蓄能電站的安全構(gòu)建提供良好的基礎(chǔ)條件。

大型；抽水蓄能；電站；關(guān)鍵技術(shù)

抽水蓄能電站在電力系統(tǒng)中能夠?qū)崿F(xiàn)平衡調(diào)節(jié)、安全穩(wěn)定工作，促進(jìn)電能質(zhì)量的提升。在大電網(wǎng)、大容量負(fù)荷下，實(shí)現(xiàn)了智能化電網(wǎng)發(fā)展，促進(jìn)各個(gè)工程以及多個(gè)領(lǐng)域的積極進(jìn)步，保證其獨(dú)特性的充分體現(xiàn)，促進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)的有效應(yīng)用。

1 滲控工程施工技術(shù)

大型抽水蓄能電站在上水庫(kù)建立期間，都是在原有方式上進(jìn)行擴(kuò)建的。上水庫(kù)的建立要實(shí)現(xiàn)水庫(kù)良好的防滲功能，滲控工程為其中的關(guān)鍵。對(duì)于新建水庫(kù)的防滲方式，需要根據(jù)地質(zhì)情況將其分類，還要根據(jù)防滲形式，保證選擇的合理性。比如：庫(kù)底黏土鋪蓋填筑施工技術(shù)，該技術(shù)是利用黏土鋪蓋護(hù)底，實(shí)現(xiàn)瀝青混凝土護(hù)岸與面板壩的結(jié)合形式。如圖1所示，根據(jù)相關(guān)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了填筑施工工作的分區(qū)工作，不僅保證了整體的施工質(zhì)量，還促進(jìn)了施工效率。填筑區(qū)的分區(qū)與分期，實(shí)現(xiàn)施工道路的平面不交叉工作，促進(jìn)了整體的實(shí)施質(zhì)量。在黏土鋪蓋施工分區(qū)域，縱橫面要預(yù)留斜坡面，在相鄰的坡面取樣檢測(cè)后實(shí)施碾壓工作。

圖1 填筑施工工作的分區(qū)工作

瀝青混凝土施工技術(shù)有良好的防滲性，能實(shí)現(xiàn)快速修補(bǔ)，但是，其造價(jià)成本較高。施工期間，要確定瀝青混凝土的配合比，選擇骨料原材料，根據(jù)當(dāng)?shù)氐臈l件完成試驗(yàn)對(duì)比分析工作。還要根據(jù)配比試驗(yàn)，對(duì)密度、空隙率等參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)分析，達(dá)到選擇的最優(yōu)性。對(duì)于施工工藝，在達(dá)到良好性能的基礎(chǔ)上，不僅要按照一定流程實(shí)現(xiàn)碾壓、密實(shí)等工作，還要使其具備良好的可塑性。

對(duì)于陡邊坡混凝土面板施工技術(shù)，施工技術(shù)更為成熟，實(shí)施的速度也比較快。將鋼筋混凝土面板應(yīng)用到水庫(kù)陡邊坡上為主要的施工工藝。

2 地下工程施工技術(shù)

地下工程在建設(shè)期間有一定的復(fù)雜性，地下洞室群規(guī)模大、洞室密集、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、空間形態(tài)復(fù)雜、施工條件復(fù)雜，當(dāng)遇到一些不良地質(zhì)條件的時(shí)候，將導(dǎo)致塌方及地下涌水現(xiàn)象的產(chǎn)生，從而引發(fā)一些安全問題。所以，在施工過程中，需要作出系統(tǒng)的研究，在滿足施工進(jìn)度、可行性發(fā)展情況下，保證其符合交通運(yùn)輸需求。

(1)對(duì)于長(zhǎng)斜井施工技術(shù)。斜井為水利水電工程中的主要部分，是地下工程引水系統(tǒng)施工過程中施工難度最大、安全風(fēng)險(xiǎn)最高的環(huán)節(jié)。長(zhǎng)斜井施工的難點(diǎn)在于施工中各環(huán)節(jié)提升系統(tǒng)的布置。施工技術(shù)已從傳統(tǒng)的卷?yè)P(yáng)機(jī)作為提升系統(tǒng)、阿里馬克爬罐進(jìn)行斜井導(dǎo)井開挖、國(guó)外進(jìn)口滑模澆筑混凝土的施工技術(shù)到由絞車作為提升系統(tǒng)、反井鉆進(jìn)行斜井導(dǎo)井開挖、自主研制斜井滑模澆筑混凝土的斜井施工新技術(shù)。所以斜井開挖主要采用反井鉆機(jī)鉆Φ1.40 m 導(dǎo)井，再分兩次擴(kuò)挖成型。

(2)對(duì)于擴(kuò)挖與支護(hù)技術(shù)。如圖2和圖3所示，為一次擴(kuò)挖平面提升設(shè)備布置縱剖圖和斜井二次擴(kuò)挖縱剖示意圖。在反井鉆導(dǎo)井施工貫通后，一次擴(kuò)挖自下而上進(jìn)行,擴(kuò)挖施工平臺(tái)采用一臺(tái)雙筒絞車牽引；二次擴(kuò)挖自上而下進(jìn)行，兩臺(tái)單筒絞車牽引擴(kuò)挖平臺(tái)從上而下到達(dá)工作面，一臺(tái)雙筒絞車牽引運(yùn)輸小車運(yùn)送施工材料及人員到工作面；擴(kuò)挖施工都是利用絞車，在鋼平臺(tái)上進(jìn)行，二次擴(kuò)挖作業(yè)平臺(tái)一共分為四層。不僅能實(shí)現(xiàn)擴(kuò)挖鉆爆以及噴錨支護(hù)作業(yè)，也能為操作手打通周邊孔和徑向錨桿提供方便。

圖2 一次擴(kuò)挖平面提升設(shè)備布置縱剖圖

(3)對(duì)于斜井混凝土施工技術(shù)。該技術(shù)的使用是利用全斷面從下到上實(shí)現(xiàn)的，在施工期間，最大的難點(diǎn)就是模板技術(shù)。如圖4所示，為斜井直線段施工方法示意圖。斜井混凝土施工作業(yè)平臺(tái)總共四個(gè)工作平臺(tái)，操作平臺(tái)：安放液壓操作系統(tǒng)、電氣配電柜、工具和設(shè)備的平臺(tái)； 主平臺(tái)(模板體)：混凝土平倉(cāng)振搗的工作平臺(tái)；抹面平臺(tái)用于混凝土的養(yǎng)護(hù)等工作；尾平臺(tái)用于后行走軌道的鋪設(shè)操作和備用軌道放置等。混凝土襯砌從下到上進(jìn)行，采用液壓爬升系統(tǒng)作為滑模爬升的動(dòng)力系統(tǒng)，兩臺(tái)絞車作為運(yùn)輸小車的牽引設(shè)備，運(yùn)輸小車底盤設(shè)置防墜落的抱軌裝置；灌漿施工也從下至上進(jìn)行，采用液壓爬升器作為灌漿平臺(tái)的牽引系統(tǒng)，兩臺(tái)單筒絞車作為運(yùn)輸小車的牽引設(shè)備。

圖3 斜井二次擴(kuò)挖縱剖示意圖

(4)對(duì)于斜井鋼襯施工技術(shù)。大型抽水蓄能電站在實(shí)際建設(shè)期間，使用鋼筋混凝土將面對(duì)較大風(fēng)險(xiǎn)，工程設(shè)計(jì)后，需要為其增設(shè)斜井鋼襯。將其入井后， 焊接、回填混凝土施工為其中的關(guān)鍵，為了在實(shí)施期間滿足相關(guān)要求，需要在上彎段進(jìn)行擴(kuò)挖，并將鋼襯平移到斜井的上方。如果鋼襯與斜井的基礎(chǔ)面空間比較小，其焊縫是無(wú)法在外部實(shí)現(xiàn)焊接工作的，所以，要利用單面焊雙面成型的焊接工藝，從而提高焊接質(zhì)量。在對(duì)鋼襯的外部進(jìn)行混凝土回填工作期間，對(duì)混凝土進(jìn)行振搗是十分困難的，所以，可以使用回填微膨脹自密實(shí)混凝土，該工作不僅實(shí)施進(jìn)度較快，實(shí)施的質(zhì)量也是比較高的[1]。

(5)對(duì)于地下廠房施工技術(shù)。因?yàn)榇笮统樗钅茈娬镜叵聫S房在建設(shè)期間跨度較大、邊墻高，其結(jié)構(gòu)也是比較復(fù)雜的。大型蓄能電站地下廠房的跨度在21～26 m，高度在41～56 m。廠房的高度不同，可以將其進(jìn)行分層開挖工作。在分層開挖工作中，不僅需要對(duì)其合理規(guī)劃，還要根據(jù)施工條件、機(jī)械的使用等多個(gè)情況進(jìn)行分析，保證其符合設(shè)計(jì)要求，達(dá)到真正的實(shí)施目的[2]。

3 機(jī)電安裝調(diào)試技術(shù)

大型抽水蓄能機(jī)組為電站的核心設(shè)備，在電網(wǎng)中承擔(dān)著重要作用。存在轉(zhuǎn)速高、功率大等特點(diǎn)，所以，抽水蓄能機(jī)組在安裝與調(diào)試工作中，使用的施工技術(shù)也具備一定的獨(dú)特性。如：蝸殼水壓技術(shù)，因?yàn)槲仛すぷ髅鎸?duì)較大壓力，在安裝工作中，需要執(zhí)行水壓試驗(yàn)以及保壓工作，保證其符合一定的設(shè)計(jì)要求。在蝸殼周邊混凝土澆筑期間，要保證保壓澆筑和回填灌漿的有效執(zhí)行。首先，要做好充分的準(zhǔn)備工作，在安裝壓力表期間，保證能夠?qū)ξ仛さ淖冃吻闆r進(jìn)行監(jiān)測(cè)[3]。然后，啟動(dòng)試壓泵，實(shí)現(xiàn)試壓泵的本體試驗(yàn)工作，對(duì)安全閥的最大壓力數(shù)值進(jìn)行分析。還要給蝸殼充水，將充水閥關(guān)閉后，實(shí)現(xiàn)升壓。在整個(gè)水壓試驗(yàn)過程中，專業(yè)人員要做好相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，并對(duì)各個(gè)情況進(jìn)行檢查，分析滲透、裂紋、變形等現(xiàn)象，檢查百分表的讀數(shù)，也要對(duì)封堵滲漏現(xiàn)象進(jìn)行檢查。

對(duì)于動(dòng)平衡試驗(yàn)技術(shù)，該方法應(yīng)用到抽蓄機(jī)組中，要實(shí)現(xiàn)抽水以及發(fā)電的旋轉(zhuǎn)方向的分開進(jìn)行。在抽水方向下，可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)平衡試驗(yàn)工作，基于SFC機(jī)組啟動(dòng)，并逐漸提升速度，再根據(jù)機(jī)組的各個(gè)部位，檢測(cè)振動(dòng)數(shù)值，促進(jìn)轉(zhuǎn)子配重工作的完成。在實(shí)際工作中，要確定出基準(zhǔn)試驗(yàn)轉(zhuǎn)速，基于轉(zhuǎn)速點(diǎn)，對(duì)機(jī)組各個(gè)部位振動(dòng)、擺度值進(jìn)行測(cè)定、分析與對(duì)比等。利用SFC裝置，將機(jī)組中的振動(dòng)、擺度相位值進(jìn)行檢測(cè)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)測(cè)量，能夠計(jì)算出配重方位以及重量，也能記錄一些新信息。

對(duì)于首機(jī)首次水泵工況啟動(dòng)技術(shù)，將其應(yīng)用到抽水蓄能電站中，先要利用充氣壓水設(shè)備，對(duì)機(jī)組的轉(zhuǎn)輪進(jìn)行壓水，使其在空載狀態(tài)下。然后，利用禁止變頻裝置，啟動(dòng)SFC設(shè)備。最后，實(shí)現(xiàn)機(jī)組的抽水運(yùn)行。

對(duì)于啟動(dòng)條件，需要根據(jù)水泵的啟動(dòng)，上水庫(kù)水位根據(jù)機(jī)組的模型，確定出水泵的最低值和揚(yáng)程，基于安全要素的分析，研究水力參數(shù)，促進(jìn)水泵抽水工況不會(huì)遭到一定破壞，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行。在調(diào)相壓水期間，將機(jī)組保持在靜止?fàn)顟B(tài)下，利用調(diào)相壓水設(shè)備，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)輪充氣壓水，保證程序的正確性。還要實(shí)現(xiàn)動(dòng)平衡試驗(yàn)工作，利用SFC拖動(dòng)機(jī)組，實(shí)現(xiàn)動(dòng)平衡試驗(yàn)工作，基于試驗(yàn)中檢測(cè)的數(shù)據(jù)，促進(jìn)轉(zhuǎn)子配重工作的執(zhí)行。在數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)與分析下，不僅能分析出抽水過程的實(shí)際狀況，確定出流量值，還能計(jì)算出水泵的淹沒深度，保證其滿足相關(guān)要求。

4 結(jié) 語(yǔ)

現(xiàn)代化發(fā)展過程中，在大型抽水蓄能電站的實(shí)際建設(shè)和發(fā)展中，需要對(duì)施工技術(shù)進(jìn)行充分利用?；趯?duì)各個(gè)技術(shù)的有效研究，不僅促進(jìn)現(xiàn)代社會(huì)的技術(shù)創(chuàng)新，還為以后的各項(xiàng)工作提供便利的應(yīng)用條件。

[1] 張利榮,劉劍.寶泉抽水蓄能電站上水庫(kù)關(guān)鍵施工技術(shù)創(chuàng)新[J].水利水電技術(shù),2015,46(5):24-29.

[2] 張利榮,嚴(yán)匡檸,張孟軍，等.大型抽水蓄能電站施工關(guān)鍵技術(shù)綜述[J].水電與抽水蓄能,2016,2(3):49-59,91.

[3] 陳泓宇.大型抽水蓄能電站設(shè)計(jì)與調(diào)試關(guān)鍵技術(shù)[J].水電與抽水蓄能,2016,2(5):1.

溫劍鑌(1987-)，男，廣東五華人， 工程師，主要從事水利水電工程監(jiān)理方面的工作。E-mail：2840559951@qq.com。

TU271.1

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2096-0506(2017)07-0065-04